黄河三角洲地区土壤中多环芳烃的污染状况及源解析研究

论文摘要

多环芳烃（PAHs）是一类广泛存在于环境中具有“致癌、致畸、致基因突变”等三致作用的有机污染物,由于其毒性、生物蓄积性和半挥发性并能在环境中持久性存在,而被列入典型持久性污染物（POPs）,受到国际上科学界的广泛关注。近年来,人们在大气、水体、沉积物、土壤、食品和生物体内均检测到了PAHs,由于其分布广、危害大,中国、美国、欧盟和世界卫生组织等国家和国际组织均将PAHs定为优先控制污染物加以监测和防控。鉴于PAHs的危害性和在环境中分布的广泛性,对其含量、分布特征及污染源进行研究成为环境质量评价和有机污染防治的迫切需要。虽然PAHs在各种环境介质中普遍存在,但含量相对都很低,同时环境中存在的POPs多种多样,其中许多会对PAHs的分析测定形成干扰,所以分析方法的选择与优化将对分析结果的准确度与精密度产生重要的影响。（1）本论文以美国环保署（EPA）优先控制污染物名单中的16种PAHs为研究对象,从样品采集与保存、样品前处理、PAHs的检测三个方面优化了测定土壤中PAHs的实验过程。在保证分析结果有较高准确度的前提下,尽量使分析过程简洁、高效。以超声萃取法为提取方法,比较了两种不同溶剂的萃取效率,并对净化过程和浓缩定容过程进行了优化,建立了一种准确、快速、方便的土壤样品中PAHs的前处理方法。在最佳实验条件下,15种PAHs的空白加标回收率在54.82～94.70%之间,RSD在3.02～23.22%之间;基质加标回收率在61.20～127.08%之间,RSD在4.01～25.13%之间;标准沉积物参考物质SRM 1941b的回收率在50.79～83.78%之间,RSD在5.24～21.28%之间。以高效液相色谱-荧光检测器（HPLC-FLD）为检测方法,优化了流动相的梯度洗脱条件和荧光检测器的波长编程程序,建立了PAHs的HPLC-FLD分析方法。在最佳色谱条件下,5次平行进样,15种PAHs保留时间的RSD在0.048～0.140%之间,峰面积的RSD在1.32～4.38%之间,检测限在0.75～10.99 ng·L-1之间。（2）按照优化好的实验条件分析了黄河三角洲地区土壤中PAHs的污染状况。15种PAHs的总量范围为25.53～202.78 ng·g-（1干重）,明显高于土壤中PAHs的天然本底值,表明该地区已经受到了PAHs的轻度污染。（3）采用特征比值法对黄河三角洲地区土壤中的PAHs进行了源解析研究。结果表明,该地区土壤中PAHs的来源是石油源和燃烧源的混合污染源,主要来源于石油污染、工业废水废气污染和生活污水污染。（4）分别对单组分PAHs、TOC与PAHs总量进行了线形相关分析。结果表明芘（Pyr）与PAHs总量的相关性非常好;而TOC与PAHs总量之间相关性并不好,可能与该地区土壤中PAHs的含量较低有关。本论文的研究结果将为相关政府及环保部门有效防止及控制黄河三角洲地区土壤中PAHs的污染以及实施保护治理措施提供不可缺少的科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 多环芳烃污染研究简介
• 1.1.1 多环芳烃简介
• 1.1.2 多环芳烃的性质
• 1.1.2.1 多环芳烃的物理性质
• 1.1.2.2 多环芳烃的化学性质
• 1.1.2.3 多环芳烃的毒性
• 1.1.3 多环芳烃的来源与分布
• 1.1.3.1 多环芳烃的来源
• 1.1.3.2 多环芳烃的分布
• 1.1.4 多环芳烃的降解
• 1.1.4.1 光化学氧化
• 1.1.4.2 生物降解
• 1.1.4.3 动、植物的吸收代谢
• 1.2 土壤中多环芳烃的分析方法概述
• 1.2.1 土壤中多环芳烃的提取方法
• 1.2.1.1 索氏提取（Soxhlet Extraction, SE）
• 1.2.1.2 超声萃取（Ultrasonic Extraction, USE）
• 1.2.1.3 微波萃取（Microwave Assisted Extraction, MAE）
• 1.2.1.4 超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction, SFE）
• 1.2.1.5 加速溶剂萃取（Accelerated Solvent Extraction, ASE）
• 1.2.2 提取液的净化方法
• 1.2.3 多环芳烃的检测方法
• 1.2.3.1 气相色谱法（Gas Chromatography, GC）
• 1.2.3.2 气相色谱-质谱法（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS）
• 1.2.3.3 高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）
• 1.3 多环芳烃的来源解析研究
• 1.3.1 分子指纹法
• 1.3.2 同位素指纹法
• 1.4 本论文的研究目的和主要内容
• 第二章 土壤中多环芳烃分析方法的建立
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.1.3 实验前准备工作
• 2.2 样品的采集与保存
• 2.3 土壤样品总有机碳（TOC）含量的测定
• 2.3.1 原理
• 2.3.2 实验步骤
• 2.4 样品前处理
• 2.4.1 PAHs的提取
• 2.4.1.1 实验过程
• 2.4.1.2 提取效率比较
• 2.4.2 提取液的净化
• 2.4.2.1 硅胶柱的填充
• 2.4.2.2 洗脱方式的考查
• 2.4.2.3 净化过程质量控制
• 2.4.3 浓缩定容
• 2.5 色谱分析
• 2.5.1 色谱分析条件的建立
• 2.5.2 多环芳烃的定性和定量分析
• 2.5.2.1 定性分析
• 2.5.2.2 定量分析
• 2.6 质量保证与质量控制
• 2.6.1 仪器稳定性及试剂纯度实验
• 2.6.2 全过程空白实验
• 2.6.3 空白加标回收率实验
• 2.6.4 基质加标回收率实验
• 2.6.5 标准沉积物参考物质（SRM 1941b）回收率实验
• 第三章 黄河三角洲地区土壤中多环芳烃的测定及来源解析
• 3.1 研究区域简介
• 3.2 采样点的布设和样品采集
• 3.3 黄河三角洲地区土壤中多环芳烃的污染状况
• 3.4 黄河三角洲地区土壤中多环芳烃的来源解析
• 3.4.1 利用Phe/Anth和Flt/Pyr比值来判断PAHs的来源
• 3.4.2 利用低分子量PAHs与高分子量PAHs的含量高低来判断PAHs的来源
• 3.5 单组分多环芳烃与多环芳烃总量的线性相关分析
• 3.6 TOC与多环芳烃总量的线性相关分析
• 第四章 结论与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在读期间发表的学术论文与研究成果