重庆青木关和老龙洞地下河流域多环芳烃的污染、来源和生态风险对比研究

发布时间：2019-08-29 14:09

【摘要】：多环芳烃(PAHs)是一类持久性有机污染物(POPs),普遍存在于环境介质中,其主要来自于有机物的不完全燃烧或高温处理以及石油产品泄漏。多环芳烃因其具有疏水性、致癌性、致畸性、致突变性和生物难降解性而受到广泛关注,被看作是持久性有机污染物的主要代表。PAHs进入大气后通过沉降和雨洗等途径进入到地下河系统,因PAHs难以转化,地下河系统可能成为其最终归宿,对岩溶生态环境产生危害。人为源是环境中PAHs的主要来源,不同人类活动背景下岩溶地下河系统中PAHs具有不同的存在特征。因此,弄清PAHs在不同人类活动背景下其组成、分布、迁移和污染特征,并对其来源进行解析,对提高PAHs在岩溶地下河系统中污染机理的认识和进行有效的污染防治具有重要意义。本文选取重庆南山老龙洞和重庆青木关地下河流域作为工业化、城市化条件下和农业活动条件下的对比研究区,通过野外水文地质和土地利用现状调查,定位取样监测,以气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)为主要分析测试手段,研究PAHs在两个流域表层岩溶泉、地下河水、地表水及地表土壤中的分布、组成特征、污染状况、来源及影响因素,并对环境中PAHs进行生态风险评价,为岩溶区有机污染防治提供科学依据。分析结果表明:1、青木关和老龙洞地下河流域水、表层土壤中PAHs含量、组成及污染水平。青木关流域石坝子泉水PAHs含量变化范围为76.2~473.6 ng·L~(-1),平均值为223.3 ng·L~(-1),PAHs含量变化表现为旱季大于雨季的特征。岩口地表水中PAHs含量变化范围为81.9~420.9 ng·L~(-1),平均值为242.1 ng·L~(-1),月动态变化较大。地下河中姜家龙洞水样中PAHs的含量变化范围为73.9~449.8ng·L~(-1),平均值为198.8 ng·L~(-1),姜家泉中PAHs的含量范围为97.5~480.3 ng·L~(-1),平均值为230.3ng·L~(-1)。青木关地下河流域水中PAHs组成以2~3环的低环PAHs为主,平均占到84.2%,水样中Nap的平均含量最高,为64.8 ng·L~(-1)。青木关地下河流域水中PAHs污染水平较低,有少数低环PAHs含量超标,地表水和地下河出口水样中有两次检出高环超标。老龙洞地下河水中PAHs含量变化范围为136.5~1407 ng·L~(-1),平均值为427.2 ng·L~(-1)。仙女河水中PAHs含量变化范围为65.9~887.9 ng·L~(-1),平均值为296.8 ng·L~(-1)。地下河水中PAHs含量表现出雨季初期(4—6月)含量最高、雨季后期(8—10月)含量最低的特点,旱季(11—3月)含量要高于雨季后期。赵家院子泉水中PAHs的含量变化范围为116~376.1 ng·L~(-1),平均值为225.4 ng·L~(-1),夏家咀泉水中PAHs的含量范围为90.4~1173 ng·L~(-1),平均值为353.2 ng·L~(-1)。地表污水中,污水渠污水中PAHs的含量变化范围为334.8~601.1 ng·L~(-1),平均值为443.8 ng·L~(-1),石院子污水中PAHs的含量范围为75.3~813.6 ng·L~(-1),平均值为291.3 ng·L~(-1),表明污水处理厂对污水中有机污染物的去除起到一定作用,能够减小对地下河的污染,但处理力度还远远不够。老龙洞地下河流域水中PAHs组成也以2~3环的低环PAHs为主,每月水样中均能检出低环PAHs,平均占到77.5%。水样中检出的PAHs以Nap的平均含量最高,为75.9 ng·L~(-1)。老龙洞流域水中PAHs污染也以少量低环超标为主要特征,但整体污染水平要高于青木关地下河流域。青木关流域秋季表层土壤中∑PAHs含量范围为200~1926 ng·g~(-1),平均值为577.5ng·g~(-1);春季样品中∑PAHs含量范围为160.5~2040 ng·g~(-1),平均值为463.5 ng·g~(-1)。秋季土壤样品中7种致癌性PAHs化合物总含量(∑PAHscarc)变化范围为84.7~704.4ng·g~(-1),平均值为255.9ng·g~(-1),春季样品中∑PAHscarc含量范围为92.2~700.9 ng·g~(-1),平均值为245.7 ng·g~(-1),变化规律均与∑PAHs含量变化规律一致。土壤中PAHs组成以5~6环的高环PAHs为主,在秋春季土壤中分别占∑PAHs比重为27.5%~65.5%、12.8%~73.9%。青木关流域表层土壤中PAHs污染水平主要为轻污染。2、青木关和老龙洞地下河流域环境中PAHs来源解析。PAHs源解析结果表明青木关流域环境介质中PAHs主要来自于燃烧源,以煤和生物质燃烧源为主,部分为化石燃料燃烧源,与当地能源结构和交通状况相吻合。老龙洞流域内水中PAHs主要来自煤和生物质燃烧源,流域内土壤PAHs污染主要来自交通排放与煤炭、生物质燃烧源和石油燃烧混合源。3、青木关和老龙洞流域环境中PAHs的生态风险评价。运用风险熵值法(RQ)对水中PAHs生态风险进行评价,结果表明青木关流域水中PAHs含量处在低风险到中等风险生态水平,老龙洞流域水中PAHs含量处于中等风险到高风险生态水平。运用风险熵值、毒性当量浓度(TEQ)、ERL/ERM和TEL/PEL以及平均效应区间中值商法(M-ERM-Q)评价了青木关流域表层土壤中PAHs生态风险,结果表明表土中PAHs含量基本处于低风险水平,个别在中等风险水平,而老龙洞流域表土中PAHs含量处在中等风险水平。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X523

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本文编号：2530561