多環(huán)芳烴和壬基酚及前體物在水-沉積物界面分配行為研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(PAHs)是一類在環(huán)境中廣泛存在的有機污染物，由于其致癌性而受到了廣泛關(guān)注。PAHs通過石油泄漏、工業(yè)和市政污水的排放、大氣沉降等方式進入環(huán)境中。在水環(huán)境中，由于其較強的疏水性，PAHs主要富集在沉積物中。
　　 壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO，n為平均聚合度)是一種廣泛應用的非離子表面活性劑。每年有大量的NPnEO經(jīng)污水處理后或直接排入水體等自然環(huán)境，進入環(huán)境中的NPnEO比較容易降解成為小分子中間降解產(chǎn)物，包括壬基酚

2、(NP)，壬基酚一乙氧基醚(NPlEO)，壬基酚二乙氧基醚(NP2EO)等。這些小分子中間降解產(chǎn)物比母體具有更高的持久性和生物毒性，并具有內(nèi)分泌干擾作用。NPnEO及其小分子中間降解產(chǎn)物廣泛分布在各國的環(huán)境中。
　　 有機污染物在水/沉積物相間的分配是影響它們在水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化和歸宿的重要過程。本論文調(diào)查了黃河蘭州段沉積物和間隙水中PAHs和NPnEO的污染狀況及來源，研究了兩類污染物在兩相間的分配，并研究了沉積物再懸浮過程中兩

3、類污染物的歸趨及其生物可利用性。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.對黃河蘭州段表層沉積物的PAHs含量的調(diào)查和研究表明，16種優(yōu)先控制的PAHs均有檢出，總濃度范圍為464-2621ng/g，平均值為1414ng/g。PAHs含量與沉積物粘粒的含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2為0.756，高于PAHs含量與有機碳含量的相關(guān)系數(shù)(0.570)；與粘粒和粉粒之和的相關(guān)性呈中等程度的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.575，和有機碳的相關(guān)系數(shù)接近。沉積物中

4、PAHs以4-6環(huán)的為主，各采樣點4-6環(huán)的PAHs含量占總量51.6-87.6％，平均占到66.7%。含量較高的是Inp和Ant。
　　 2.用比值法和主成分分析對PAHs的來源進行分析，結(jié)果顯示，黃河蘭州段表層沉積物中PAHs的來源以煤炭燃燒的熱解源為主，并伴有汽油柴油燃燒，以及油類泄露的石油源，顯示為混合輸入型；用多元逐步回歸分析確定了該河段的PAils污染的代表物為BaA、Ant、InP和Nap;用生物學閾值對表層沉積物

5、質(zhì)量進行評價的結(jié)果表明，黃河蘭州段表層沉積物的PAHs污染較輕，較少產(chǎn)生負面生態(tài)效應。
　　 3.對黃河蘭州段間隙水中PAHs含量的調(diào)查和研究表明，16種優(yōu)先控制的PAHs均有檢出，總濃度范圍為48.2-206μg//L，平均值為123μg/L。該河段間隙水中的PAHs以6環(huán)和3環(huán)的為主，各采樣點6環(huán)的PAHs含量占總量21.4-55.3%，平均占到37.9%;3環(huán)的PAHs含量占總量11.8-56.5%，平均占到28.1%。與

6、沉積物中相同，含量最高的PAHs是InP和Ant，平均濃度分別為42.9和28.6μg/L。PAils在兩相中的相關(guān)性以及特征PAHs的比值顯示，間隙水中的PAHs受沉積物的影響。從世界范圍來看黃河蘭州段沉積物中PAHs的污染屬于中等偏低的污染水平，但和國內(nèi)相比屬于中等偏土的污染水平。
　　 4.由PAHs在沉積物/間隙水兩相間測得的16種PAHs的log Koc平均值相對比較接近，從3.41(Ace)到4.40(BaP)。除了

7、2環(huán)的萘，其他15種PAHs測得的log Koc值均低于用各自log Kow值預測的log Koc值，而這種差異在高環(huán)PAHs中更為顯著。對于log Kow<5.5的7種PAHs（萘除外），log Koc=0.57 log Kow+1.30，R2=0.819。與其它研究相比，線性自由能相關(guān)方程的斜率較低，即河段沉積物的親脂特性較差，對PAHs的吸附能力相對較弱。
　　 5.黃河蘭州段14個表層沉積物中NP含量介于61.3-113

8、.9ng/g，平均76.7ng/g，在所有采樣點中，NP的含量都是最高的。NF1EO和NP2EO的平均濃度分別為42.6和59.4 ng/g。各沉積物樣品的有機碳分布特征與NP含量呈較高的正相關(guān)性。和國內(nèi)外已有的研究結(jié)果相比，該河段表層沉積物NPnEO污染屬于中等水平。
　　 6.間隙水中NP濃度范圍為0.35-1.95μg/L，平均1.05μg/L。NP1EO和NP2EO的平均濃度分別為0.23和0.22μg/L。NP在沉積物

9、/間隙水兩相間的實測log Koc值為4.48±0.24:實驗室研究采用該河段S10的沉積物進行吸附實驗，結(jié)果顯示NP、NP1EO和NP2EO的吸附等溫線符合Freundlich型，吸附實驗獲得NP的log Koc值為5.07，高于實測值0.59個log單位。
　　 7.使用大沽排水河沉積物研究了兩種不同的擾動方式下PAHs和NP向水中的釋放。結(jié)果表明，在初始階段擾動強弱對沉積物中污染物向水中的釋放具有顯著影響，經(jīng)過一到兩次的懸

10、浮后，擾動強弱的影響會有所下降。第一輪擾動釋放到水中的PAHs濃度最高，第二、三輪擾動中，水中污染物濃度逐漸降低。NP的釋放與PAHs不同，第二輪擾動中水中的濃度最高，第一輪和第三輪濃度接近。
　　 8.懸浮顆粒物上污染物的濃度遠高于沉積物中的濃度。長時間低強度的擾動更容易帶起高濃度的懸浮顆粒物。即使第二、三輪擾動中，水中濃度較低，懸浮顆粒物上仍然會富集較高濃度的污染物，可能隨著水流漂到下游后重新沉降，對下游河流造成潛在的風險。

11、
　　 9.利用半透膜采樣裝置(SPMD)模擬測定再懸浮過程中污染物的生物有效性，SPMD中的PAHs濃度隨著實驗的進行逐漸降低，盡管第二輪，尤其是第三輪水中PAHs的濃度已經(jīng)非常低了，但SPMD中濃度仍然較高；而第二、三輪SPMD中NP濃度比第一輪高，說明NP對水環(huán)境生物體產(chǎn)生危害的時間可能更長。在擾動的初始階段，高強度擾動會使SPMD申有較高韻濃度度，但從長遠來看，二、三輪的結(jié)果表明低強度長時間的擾動會對水環(huán)境中的生物體產(chǎn)生