珠江三角洲地区土壤/沉积物中PCDDs和PCDFs的空间分布和污染源研究

珠江三角洲地区土壤/沉积物中PCDDs和PCDFs的空间分布和污染源研究

论文摘要

本研究在美国EPA1613四氯至八氯代二苯并二噁英和二苯并呋喃HRGC/HRMS同位素稀释测定法的基础上,并借鉴国际上其它实验室的净化方法建立了本实验室自己的二噁英测定方法,测定结果准确可靠,达到了国际先进水平。并用该法测定了珠江三角洲61个土壤/沉积物样品中的I-TEQ和包括非2378一位氯取代的PCDDs/Fs在内四氯至八氯代二噁英的总浓度,并通过与二噁英已知源的同组物分布和同分异构体分布的特征的比对初步调查了珠江三角洲地区二噁英污染的可能的污染源。珠江三角洲土壤/沉积物中二噁英化合物的总浓度为85.5—14525pg/g(干重),总毒性当量为0.09—19.7pg/g(干重)。按照德国和美国有关的土壤/沉积物标准,三个沉积物样品的I—TEQs表明对一般水生物没有危害;有43(68.7%)个土壤样品对人类的健康没有危害,剩下的15(31.3%)个样品的I—TEQ在5—40pg/g(干重),在土地使用时应有所防护。在这15个土壤样品中,有11个采自郊区,样品点有11,21,27,28,40,41,43,44,51,52和53;有三个采自工业区,采样点有5,7,31,一个样品(样品50)采自居民/商业区。有几个样品有较高浓度和毒性当量,这表明这几个点附近有潜在的污染源。这些样品中二噁英的同组物和同系物的分布特征表明这几个点的二噁英污染源为混合源,PCP或PCP的钠盐的广泛使用可能是主要的污染源,因为这些杀虫剂的副产品中含有大量的二噁英。土壤中二噁英浓度和毒性当量与EC浓度没有相关性,进一步表明了焚烧过程并非是珠江三角洲地区二噁英污染的主要污染源。人类活动影响不到的山上也检测出了二噁英,这暗示二噁英的源为干湿沉降。本文进一步对二噁英燃烧源进行了调查,家用煤和烧烤木炭燃烧处置烟气中二噁英的测定结果表明,形成于石炭—二迭纪时代的海相成煤和海陆交互相成煤,在燃烧处置时会释放出二噁英。在本研究的范围内,所有样品的烟道气颗粒物样品中二噁英的总浓度和总毒性当量折合为每千克原样后结果分别为742.2-20731pg和4.0-413.9pg。每克烟道灰中的二噁英毒性当量为0.6-88.4 pg。随着样品中氯含量的增加,2378—PCDDs/DFs和二噁英总浓度,每千克煤的毒性当量和每克烟灰中的二噁英的毒性当量总体上来说是增加的。就煤而言,韩城的蜂窝煤样品所排放的二噁英的毒性当量最高,每千克煤样品的I—TEQ为383.3 pg,每克烟道灰中二噁英的I—TEQ为77.4pg。每克烟道灰样品中太原组8号煤,山西组2号煤和山东兖州蜂窝煤燃烧烟道气中的I—TEQ也很高,分别为36.4,26.5和8.9 pg/g。参照德国土壤中二噁英对人的危害标准,人们在接触及处置这些烟道灰时,要有一定的防护措施。一般来说,家用蜂窝煤燃烧处置烟道气颗粒物中的二噁英的测定结果为PCDFs的浓度>PCDDs的浓度,即使是PCDFs的浓度<PCDDs的浓度,二者也是相近的。同组物分布特征为TCDFs和OCDD的浓度相对较高,同系物分布特征为2378—TCDF和23478-PeCDF的毒性贡献比较大。无论是散装烧烤木炭还是包装烧烤木炭,燃烧处置所排放的总浓度和总毒性当量也是很高的。每千克样品中总浓度分别为13053pg和1850pg,毒性当量为413.9pg和141.0pg;每克烟道灰中二噁英的毒性当量为88.4 pg和69.6 pg。以木炭为燃料的烧烤场无疑是环境中二噁英的一个来源,因此有必要进行进一步研究从而确定烧烤木炭在二噁英释放源中所占的比重。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 第一节、二恶英的研究现状
  • 一、二恶英的发现及国内外二恶英的大事年表
  • 二、二恶英概述,毒性作用机制及对人类健康影响
  • 1、二恶英概述
  • 2、二恶英的毒性作用机制
  • 3、二恶英毒性评价体系
  • 4、二恶英对健康的影响
  • 三、二恶英的主要的污染源和主要生成机制
  • 1、二恶英的主要污染源
  • 1.1 焚烧过程
  • 1.2 金属生产和回收冶炼过程
  • 1.3 水泥生产
  • 1.4 汽车尾气
  • 1.5 含氯化学品及农药的生产过程
  • 1.6 造纸厂漂白过程
  • 1.7 其它
  • 2、垃圾焚烧炉二恶英的形成机制及最小化
  • 2.1 垃圾焚烧炉二恶英的生成机制
  • 2.2、影响垃圾焚烧炉二恶英排放的因素
  • 2.2.1 供料中的二恶英
  • 2.2.2 供料中的前驱物
  • 2.2.3 供料中的氯
  • 2.2.4 催化剂
  • 2.2.5 氧
  • 2.2.6 温度和保留时间
  • 2.2.7 燃烧条件
  • 2.2.8 供料工艺
  • 2.3 垃圾焚烧过程中二恶英的生成最小化措施
  • 2.4 二恶英的排放标准
  • 3、造纸工业二恶英源的最小化
  • 三、二恶英的检测方法
  • 1、化学分析法
  • 1.1 提取
  • 1.2 净化
  • 1.3 测定
  • 1.3.1 色谱仪,色谱进样方式和色谱柱的选择
  • 1.3.2 检测器与定性定量
  • 2、生物学方法
  • 3、免疫学方法
  • 四、二恶英环境中的降解
  • 1、光降解
  • 2、生物降解
  • 3、热降解
  • 4、化学降解法
  • 5、多相催化加氢脱氯
  • 五、世界主要工业国家及中国二恶英环境污染水平和相关二恶英的环境标准
  • 1、世界各国大气的污染水平及相关标准
  • 2、世界其它国家土壤的污染水平及相关标准
  • 3、世界各国水/沉积物中二恶英的污染水平及相关标准
  • 4、二恶英的人日容许摄入量
  • 第二节 存在的问题
  • 第三节 课题的提出和意义
  • 第一章 土壤、沉积物和烟道灰中二恶英的测试方法的建立
  • 第一节 高分辨气相色谱/高分辨质谱同位素内标稀释定量法测定二恶英
  • 一 高分辨气相色谱/高分辨质谱二恶英测定原理
  • 1 二恶英对高分辨气相色谱的要求
  • 2 高分辨质谱测定二恶英的原理
  • 3 高分辨气相色谱/高分辨质谱的稳定性
  • 二 同位素内标稀释法测定二恶英
  • 1 标样预处置
  • 2 标准样品测定及响应因子的建立
  • 3 二恶英化合物的定性和定量
  • 第二节、二恶英测定方法的建立
  • 一、实验材料
  • 1、标样
  • 2、有机溶剂
  • 3、填料
  • 3.1 碱性氧化铝
  • 3.2 中性硅胶
  • 3.3 酸性硅胶
  • 3.4 碱性硅胶
  • 3.5 硝酸银硅胶
  • 4、其它
  • 5、所用玻璃器皿的净化
  • 二、土壤/沉积物、烟道颗粒物和气相样品中二恶英的萃取及净化流程的选择与建立
  • 1、高纯试剂,净化填料的选择
  • 2、萃取和净化流程的选择
  • 2.1 索式萃取
  • 2.2 酸性硅胶床净化
  • 3—多段硅胶柱净化'>2.3 AgNO3—多段硅胶柱净化
  • 2.4 碱性氧化铝净化
  • 2.5 中性硅胶柱净化
  • 3、酸性硅胶床段回收率
  • 4、多段硅胶柱段净化回收率
  • 5、碱性氧化铝段净化回收率
  • 6、中性硅胶段净化回收率
  • 7、以干净的石英砂为参考基质测定二恶英
  • 三、标准参考基质中二恶英的测定
  • 小结
  • 第二章、珠江三角洲地区土壤/沉积物中二恶英的浓度和毒性当量
  • 第一节、珠江三角洲地区土壤/沉积物中二恶英的浓度和毒性当量
  • 一、物质和方法
  • 1、样品采集
  • 2、样品萃取
  • 3、净化
  • 4、HRGC—HRMS分析
  • 二、珠江三角洲地区土壤/沉积物样品中二恶英的浓度和毒性当量
  • 三、珠江三角洲地区土壤/沉积物样品中二恶英同组物/同系物的分布特征
  • 四、珠江三角洲地区土壤/沉积物样品中二恶英可能的污染源
  • 1、文献报道的特定污染源的同组物和同系物分布特征
  • 2、可能的污染源
  • 五 珠江三角洲土壤沉积物中TOC和EC及与二恶英的相关性
  • 1、实验材料
  • 2、分析流程
  • 2.1 样品的制备
  • 2.2 TOC和EC的测定流程
  • 2.2.1 TOC的测定流程
  • 2.2.2 EC的测定流程
  • 2.2.3 EC流程的质量控制
  • 3、测定结果
  • 4、EC与二恶英总浓度及毒性当量的相关性
  • 结论
  • 第三章、煤和木炭燃烧处置过程中生成的二恶英的浓度和毒性当量
  • 第一节、中国民用能源结构和采样方法
  • 1、中国民用能源结构
  • 2、固定源有机物的采样方法
  • 第二节、煤和烧烤木炭中的二恶英
  • 一、实验材料及制备
  • 1、样品采集及元素铜、氯的测定
  • 1.1 样品采集
  • 1.2 样品中元素铜、氯的测定
  • 2、燃烧用样品及其制备
  • 3、样品燃烧及烟道气采集
  • 3.1 玻璃滤膜和PUF
  • 3.2 样品采集
  • 二、烟气中二恶英的测定结果与讨论
  • 1、质量控制与质量保证
  • 2、结果与讨论
  • 3、样品的同组物和同系物分布特征
  • 4、二恶英浓度和毒性当量与有机质及其所含无机元素的关系
  • 小结
  • 第四章、结论与创新
  • 参考文献
  • 发表和待发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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