武汉北湖地区土壤中多环芳烃和正构烷烃分布规律研究

论文摘要

本课题源于中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质教育部重点实验室开放基金项目。本文针对武汉北湖地区采集的34个表层土壤中的多环芳烃（PAHs）和正构烷烃（n-alkane）进行了测定,在此基础上分析了武汉北湖地区土壤中多环芳烃和正构烷烃的分布规律以及物源指示意义,并对多环芳烃进行了生态风险和健康风险评价。样品中多环芳烃和正构烷烃的提取均采用传统的索氏提取器完成,采用柱层析法净化,定性和定量采用气相色谱-质谱联用仪GC-MS（Agilent Technologies 6890N-5975 MS）完成,对多环芳烃进行定量分析,正构烷烃进行定性分析。测定结果表明,样品中均检出优控的16种多环芳烃和n-C12至n-C33等22种正构烷烃化合物,其中多环芳烃的平均回收率约为86%;正构烷烃谱峰根据NIST质谱图库计算相对含量,均获得良好的效果。在武汉北湖地区表层土壤中多环芳烃总浓度分布范围为119.7～29844ng/g之间,平均值为4114.2ng/g,远高于自然背景值（110ng/g）,分析16种优控PAHs,除茚并（1,2,3-d）芘、二苯并（a,h）蒽、苯并[g,h,i]苝检出率均为88.2%以外,其余化合物的检出率均达100%,可见研究区土壤的PAHs污染已很普遍且不同地点的土壤多环芳烃污染水平差异较大。对比国内外同类区域土壤中PAHs的污染情况,研究区土壤中PAHs污染程度较为严重。对PAHs来源研究表明,研究区土壤以中高环PAHs为主,指示PAHs主要来自于化石燃料的燃烧或草/木材/煤的燃烧,大气沉降可能是导致研究区PAHs污染的最重要的途径之一。生态风险和健康风险评价结果表明,北湖地区土壤PAHs的生态风险处于中等偏下水平,但是局部区域（主要是中部）具有较强的潜在生态风险,需采取相应的防治措施;北湖地区土壤中PAHs对人体致癌风险危害目前在可接受的范围以内。武汉北湖地区表层土壤中正构烷烃的分布范围为C12C33,各采样点0-5cm和5-20cm上下两层土壤中正构烷烃相对含量趋势基本一致,说明上下层土壤中正构烷烃来源相同。所有采样点大部分呈双峰分布,普遍是以C17为前主峰碳数,无奇偶优势,C27或C29为后主峰碳数,有奇偶优势的分布,少部分出现以C17或C18为主峰碳数,C24或C31为次主峰碳数的分布。根据样品所取土壤的不同用地类型结合正构烷烃物源指示指数值得出以下结果:北湖地区农田表层土壤中的正构烷烃多来源于高等植物蜡质,这是由于农田种植的水稻、油菜所致,其余部分来源于化石燃料的不完全燃烧,通过大气颗粒物干沉降等方式输入;北湖地区菜地和坡地表土中正构烷烃来源和农田基本一致,菜地中正构烷烃来源于化石燃料燃烧部分有所减弱;位于长江附近的沙地土受外界影响因素多,且有明显石油源输入迹象,石油烃类和藻类等低等生物来源可能性大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 多环芳烃的地球化学意义
• 1.1.1 多环芳烃概述
• 1.1.2 多环芳烃的来源
• 1.1.3 多环芳烃的分布与迁移转化
• 1.1.4 多环芳烃的物源指示意义
• 1.2 正构烷烃的地球化学意义
• 1.2.1 正构烷烃概述
• 1.2.2 正构烷烃的来源与迁移转化
• 1.2.3 正构烷烃的物源指示意义
• 1.3 多环芳烃和正构烷烃的分析方法
• 1.3.1 提取方法
• 1.3.2 净化方法
• 1.3.3 检测方法
• 1.4 多环芳烃和正构烷烃的研究现状
• 1.5 选题意义及研究内容
• 第2章 试验部分
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 北湖地区环境概况
• 2.1.2 北湖周边环境概况
• 2.2 样品采集
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 试剂与仪器
• 2.3.2 分析步骤
• 2.4 质量保证与控制
• 第3章 北湖地区土壤中多环芳烃的分布规律
• 3.1 土壤中多环芳烃的残留水平
• 3.2 土壤中多环芳烃的组成特征
• 3.3 土壤中PAHS 的来源分析
• 3.3.1 不同环数PAHs 相对丰度法
• 3.3.2 异构体比值法
• 3.4 土壤中PAHS 的空间分布规律
• 第4章 北湖地区土壤中正构烷烃的分布规律
• 4.1 土壤中正构烷烃的组成特征
• 4.1.1 土壤中正构烷烃的相对含量组成
• 4.1.2 土壤中正构烷烃的指数组成
• 4.2 土壤中正构烷烃的分布规律
• 4.3 土壤中正构烷烃的来源分析
• 第5章 北湖地区土壤中多环芳烃风险评价
• 5.1 土壤中PAHS 生态风险评价
• 5.2 土壤中PAHS 致癌风险评价
• 5.2.1 人体接触土壤中PAHs 的途径
• 5.2.2 致癌风险评价模型
• 5.2.3 主要参数的确定
• 5.2.4 评价结果分析
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作的建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表的论文
• 致谢