黄河口及莱州湾表层沉积物中多环芳烃来源解析研究

论文摘要

多环芳烃（PAHs）作为一类具有明显毒性（致癌和致突变性）和难降解的典型持久性有机污染物（POPs）,普遍存在于河口近岸及海洋环境,并可通过各种环境介质（大气、水、生物等）长距离迁移。河口是陆海交互作用的典型地带,具有水动力作用强烈、泥沙输移和物质交换频繁、多物质多界面相互作用复杂、理化要素梯度变化大、生物多样性丰富等特点,且受人类高强度活动的干扰和改造,是全球变化区域响应最为敏感的地带。本文以黄河口及莱州湾两个区域为典型研究区,分析了沉积物中PAHs的含量分布特征,利用诊断比值指标定性识别沉积物中PAHs主要污染源。根据定性分析结果建立PAHs污染源成分谱,利用化学质量平衡模型计算各污染源的贡献值和分担率,同时运用多元统计技术对沉积物PAHs进行定量来源解析,建立多参数指标体系的PAHs源解析技术。黄河口表层沉积物中16种PAHs总量为47.40～202.63ng/g（平均值101.60ng/g）。其中萘和菲的含量最高,其次为荧蒽和芘。2-4环PAHs含量较高,高分子量PAHs（5-6环PAHs）含量较低。莱州湾表层沉积物中16种PAHs总量为23.03～327.53ng/g（平均值为138.04ng/g）。莱州湾PAHs单体组成与黄河口相似,低分子量PAHs含量较高。与世界上其它地区沉积物PAHs浓度进行比较,发现黄河口及莱州湾PAHs污染较轻。黄河口沉积物有机质含量在0.86-2.85%之间,沉积物粒径较小,颗粒组成以粉粒为主;莱州湾沉积物有机质含量在0.7-1.56%之间,颗粒组成差别较大。黄河口及莱州湾PAHs含量与有机质含量、粒径组成均不存在相关性。对黄河口和莱州湾表层沉积物PAHs进行定性源解析,比值分析（Phe/An、Fl/Fl+Py、IP/IP+BghiP、BaA/Chr等等）的结果显示PAHs属于混合来源,包括石油污染,油类燃烧和木柴、煤的燃烧。根据比值法的计算结果,选择燃煤、汽油燃烧、柴油燃烧、油类泄露、石油化工、木柴燃烧六个源为黄河口和莱州湾表层沉积物PAHs主要污染源,查阅文献计算源成分谱,确定各源的特征标识物。化学质量平衡模型的解析结果显示:黄河口PAHs主要污染源为燃煤（平均分担率30.5%）和木柴燃烧（平均分担率27.7%）;其次是汽油燃烧和柴油燃烧,平均分担率分别为17.49%、12.53%;油类泄露和石油化工产生的PAHs较少,平均分担率分别为8.04%、3.73%。莱州湾PAHs主要污染源为燃煤（平均分担率34.16%）和燃油,汽油燃烧和柴油燃烧的平均分担率分别为17.91%、13.1%;其次是石油化工和木柴燃烧,平均分担率分别为18.15%、10.77%;油类泄露产生的PAHs较少,平均分担率5.91%。因子分析的结果显示,黄河口表层沉积物PAHs污染源有燃油、煤和木柴燃烧、石油化工和油类泄露;多元回归分析结果表明煤和木柴燃烧、燃油是黄河口PAHs主要污染源,对应的分担率分别为41.89%、27.43%,石油化工和油类泄露所占的比重为10.76%、19.92%。莱州湾表层沉积物PAHs主要污染源包括油类燃烧、燃煤、油类泄露、木柴燃烧。燃油污染源的贡献为31.29%;油类泄露和木柴污染的贡献为34.98%;燃煤的贡献为33.73%。多元统计结果与化学质量平衡模型解析结果解析结果较为一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 海洋沉积物中PAHS 污染状况
• 1.1.1 PAHs 基本性质及来源
• 1.1.2 海洋沉积物PAHs 污染状况
• 1.2 海洋环境PAHS 源解析技术
• 1.2.1 特征化合物和比值法
• 1.2.2 碳同位素方法
• 1.2.3 逸度模型
• 1.2.4 多元统计技术
• 1.2.5 化学质量平衡模型
• 1.3 本论文研究意义及内容、技术路线
• 2 黄河口及莱州湾表层沉积物中PAHs 含量及分布
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 黄河口自然地理概况
• 2.1.2 莱州湾自然地理概况
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器及药品
• 2.2.2 样品采集
• 2.2.3 样品预处理
• 2.2.4 GC-MS 测定条件
• 2.2.5 PAHs 色谱图及标准曲线绘制
• 2.2.6 分析质量控制/质量保证（QA/QC）
• 2.2.7 沉积物有机质及粒径测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 黄河口及莱州湾表层沉积物基本性质
• 2.3.2 表层沉积物PAHs 含量及分布
• 2.3.3 PAHs 与有机质、粒径相关性分析
• 2.4 小结
• 3 黄河口及莱州湾表层沉积物中PAHs 定性源解析
• 3.1 同分异构体比值
• 3.2 不同分子量组合的相对分布
• 3.3 小结
• 4 化学质量平衡模型在表层沉积物PAHs 源解析的应用
• 4.1 多环芳烃源成分谱
• 4.1.1 多环芳烃反应活性对CMB 的影响
• 4.1.2 归一化浓度的应用
• 4.1.3 建立多环芳烃源成分谱
• 4.1.4 源成分谱特征研究
• 4.2 源贡献值和分担率的解析结果
• 4.2.1 黄河口源贡献值和分担率的解析结果
• 4.2.2 莱州湾源贡献值和分担率的解析结果
• 4.3 小结
• 5 多元统计技术在表层沉积物PAHs 源解析的应用
• 5.1 黄河口表层沉积物PAHS 的多元统计分析
• 5.1.1 黄河口表层沉积物PAHs 的因子分析
• 5.1.2 黄河口表层沉积物PAHs 的多元回归分析
• 5.2 莱州湾表层沉积物PAHS 的多元统计分析
• 5.2.1 莱州湾表层沉积物PAHs 的因子分析
• 5.2.2 莱州湾表层沉积物PAHs 的多元回归分析
• 5.3 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文