岩溶地下河流域水中多环芳烃污染特征及生态风险评价

利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)测定了老龙洞地下河流域水中16种优控多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)含量,研究了流域内PAHs组成、污染水平,并对其进行了生态风险评价.结果表明,老龙洞地下河水中ΣPAHs含量变化范围为81.5~8 019 ng·L-1,表层岩溶泉ΣPAHs含量为288.7~15200 ng·L-1,地表水ΣPAHs含量为128.4~2 442 ng·L-1;受黄桷垭镇污水的影响,地下河水相对于地下水补给来源的落水洞和地表水含量较高.流域内水中PAHs均以低环为主,尤其是3环占主导.受污水、季节的影响及PAHs物理化学性质的差异,水中PAHs月变化呈现不同的变化特征.地表水、落水洞污水排放对地下河PAHs来源起重要作用.流域内水中PAHs以低环污染为特征,所有检测到的PAH化合物处于中等污染和重污染风险.     

岩溶地下河表层沉积物多环芳烃的污染及生态风险研究

为了解重庆南山老龙洞岩溶地下河表层沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的污染特征及生态风险,分析了地下河上游及出口表层沉积物样品中16种优先控制PAHs的含量和组成.结果表明,沉积物中PAHs总量在58.2~3 598 ng·g-1之间,大部分在100~5 000 ng·g-1之间,处于中等到高污染水平;从组成来看,老龙洞组成以2~4环为主,占到75.1%,仙女洞以4~6环相对富集,其比例为56.6%;老龙洞沉积物中PAHs主要来源于上游水体传输及地表土壤的输入,PAHs在地下河管道中的迁移表现为2~3环PAHs迁移距离远,4~6环的PAHs被强烈地吸附于沉积物中,迁移能力不足,从而富集于地下河管道中;生态风险评价结果表明,老龙洞沉积物PAHs很少产生负面生态效应,而仙女洞沉积物产生负面生态效应概率较大,一旦PAHs逐渐往下游迁移,将对下游的生态构成威胁.     

多环芳烃在岩溶地下河表层沉积物-水相的分配

利用实测老龙洞地下河水中和沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的实际浓度,获取了溶解相-沉积物中PAHs的分配系数Kp值.研究了老龙洞地下河PAHs在水相和沉积物中的质量浓度变化及其在水相和沉积物间的分配.研究结果表明水相和沉积物中PAHs质量浓度分别为81.5~8 089 ng·L-1,平均值(1 439±2 248)ng·L-1和58.2~1 051 ng·g-1,平均值(367.9±342.6)ng·g-1;PAHs组成均以2~3环为主,但沉积物中明显富集高环PAHs.沉积物-水相Kp值分布在55.74~46 067 L·kg-1范围内,随PAHs环数的增加而增大.沉积物-水相中实测的有机碳分配系数(lg Koc)大部分高于预测值上限,PAHs强烈吸附在沉积物上.lg Koc与正辛醇-水分配系数(lg Kow)呈较好的线性自由能关系(R2=0.75),但其斜率小于1,推测地下河沉积物对PAHs化合物的吸收能力较差.     

重庆青木关地下河流域水中多环芳烃的污染和迁移特征

为探究典型岩溶槽谷区重庆青木关地下河流域水中多环芳烃(PAHs)的含量、组成、来源及污染特征,于2014年对青木关地下河流域中3种不同类型水体进行了连续7个月的采样监测,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了水中16种优控多环芳烃含量.结果表明,地下河水、表层岩溶泉水和地表水中∑PAHs含量变化范围分别为73.9~339.0、76.2~212.0和81.9~272.0 ng·L-1,平均值分别为134、138和173ng·L-1;PAHs组成以2~3环为主,平均占总含量的82%.通过对PAHs的组成对比分析表明,PAHs在迁移过程中地下环境介质对PAHs存在吸附作用.燃烧源是流域内水中PAHs的主要来源,PAHs污染水平较低,个别中低环PAHs含量超过水质标准,高环PAHs超标仅出现在2014年11月的地表水和地下河出口水样中.     

舟山近海水体和沉积物中多环芳烃分布特征

2012年,每两个月采集1次浙江省舟山近海水样及表层沉积物样品,检测16种多环芳烃(PAHs)含量.结果表明,舟山近海水体和沉积物中PAHs均存在显著的时空差异性,水体ΣPAHs浓度范围为382.3~816.9 ng·L-1,平均值为552.5ng·L-1;沉积物ΣPAHs含量范围为1017.9~3047.1 ng·g-1,平均值为2022.4 ng·g-1.空间分布上,水体ΣPAHs最大值和最小值分别出现在小洋山和燕窝山海域,而沉积物中分别出现在小洋山和朱家尖南沙海域.时间变化上,水体ΣPAHs最大值和最小值出现在10月和6月,而沉积物中分别出现在8月和6月.PAHs污染来源主要是油类排放和木柴、煤燃烧的共同叠加作用.结合PAHs的生物阈值,利用超标系数法评价舟山近海PAHs的生态风险,结果表明,ΣPAHs存在较低几率的潜在风险,但苊单体存在较高几率的潜在风险,二氢苊和芴可能存在生态风险.对水-沉积物界面PAHs的富集研究表明,舟山近海沉积物中富集了大量PAHs,富集系数(Kd值)岱山岛大于舟山本岛,并与沉积物的PAHs含量分布一致.     

城市交通干道降雨径流中PAHs的污染特征

以上海、温州市典型交通干道地表径流为研究对象,分析了样品中16种溶解态和颗粒态PAHs浓度,了解了城市交通干道降雨径流中PAHs污染特征及其动态变化过程.结果表明,径流中∑PAHs(包括溶解相、颗粒相)浓度范围为919.8～16711.6ng·L-1,溶解相中PAHs浓度要远低于颗粒相(分别为4.9～1558.0ng·L-1,635.4～16624.0ng·L-1).通过对3场降雨事件中PAHs浓度随降雨过程变化的研究,可以发现并不是所有道路径流都有初期冲刷效应,初期冲刷的产生受雨前干期、降雨强度以及径流量等因素共同作用,因此简单拦截初期径流并不能十分有效地降低PAHs污染负荷.径流中PAHs在颗粒相-水相间的分配系数Kp值为2.3×104～2.5×106L·kg-1,随着悬浮颗粒物含量增加而减少,这可能跟径流过程中颗粒物粒径组成有关.     

广西大石围巨型漏斗土壤中多环芳烃与环境因素

选择典型的广西乐业大石围巨型岩溶漏斗(天坑)为研究对象,采集大石围漏斗不同部位的表层土壤,采用气象仪器观测大石围漏斗的环境因子,利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物.结果表明,大石围天坑群地表(正地形)土壤中ΣPAHs浓度范围为75.20～373.79 ng·g-1,平均值120.70 ng·g-1;地下(负地形)土壤,绝壁中ΣPAHs浓度范围为19.88～330.79 ng·g-1,平均值131.86 ng·g-1;底部中ΣPAHs浓度范围为127.48～661.62 ng·g-1,平均值395.22 ng·g-1;地下河(洞穴)中ΣPAHs浓度范围为1 132.11～1 749.95 ng·g-1,平均值为1 412.39 ng·g-1;土壤中PAHs以4～6环为主.比值法推断大石围漏斗土壤PAHs的来源主要为化石燃料燃烧源,主要污染途径为大气传输沉降.总体上,大石围漏斗土壤中PAHs浓度的空间分布随温差和相对湿度的升高呈现地面-绝壁-底部-地下河(洞穴)逐渐增加,PAHs显示"冷陷阱效应"的垂向富集与分异作用.影响PAHs分布的主要环境因素是温度,其次是湿度、风向和风速,在漏斗局部显示多环境因子共同作用.环境因子夏季影响大于冬季.监测发现,2007年比2006年大石围漏斗底部土壤中PAHs的浓度增加了3.5倍.因此,本研究提出巨型岩溶漏斗PAHs的富集和分异作用与环境因素密切相关.     

岩溶地下河系统中有机氯的分布特征与来源分析

选取重庆老龙洞、青木关岩溶地下河为研究对象,采用气相色谱仪-微池电子捕获检测器(GC-μECD)分析两条地下河水体中21种有机氯农药(OCPs)的浓度.结果表明,南山地下河中六六六(HCHs)和艾氏剂类化合物(ALDs)是主要检出物,青木关地下河中HCHs和甲氧滴滴涕是主要检出物.南山、青木关地下河中均未检出o,p'-DDE、p,p'-DDE、o,p'-DDD,同时,青木关地下河还未检出o,p'-DDT、狄氏剂,其余OCPs在两条地下河中检出率高达100%.青木关地下河中OCPs浓度范围为145~278 ng·L-1之间,平均值为213 ng·L-1;南山老龙洞地下河中OCPs浓度介于17.7~40.8 ng·L-1之间,平均值为32.7ng·L-1.两条地下河中各OCPs组分表现为地下河出口大于入口.通过对OCPs污染来源分析,发现两地下河流域滴滴涕(DDTs)主要来自于历史上工业DDTs输入,氯丹主要来自于大气沉降.六六六(HCHs)主要来源是林丹的输入,南山地下河属于历史污染,青木关地下河上游的甘家槽有新的HCHs输入.与国内外其他各水体相比,南山地下河水体中HCHs、DDTs浓度处于低水平;青木关下河处于中等偏高水平.结合中外用水卫生标准,发现南山地下河和青木关地下河未超过饮水安全标准.青木关应禁止农田施用有机氯农药,保护地下河生态环境.     

降雨期间岩溶城镇区地下河水重金属变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间对重庆城镇区南山老龙洞流域地下河出口处的流量及Mn、Pb、Cu、As等重金属质量浓度进行观测,研究了流量的变化特征及岩溶水文系统内部结构,探讨了4种重金属对降雨的响应,用主成分分析法和实际测试值来解译降雨期间地下河水的重金属来源.结果表明,地下河流量、Mn、Pb、Cu和As对降雨响应迅速,推断研究区属于一个管道与裂隙组合的岩溶水文系统;非渗透地表产流迅速,其携带的地表污染物质Mn、Pb、Cu通过落水洞、竖井及岩溶天窗进入地下河,使这些污染物质在最大降雨量峰值的6 h后达到最大质量浓度峰值,较流量最大峰值提前到来;城市地表径流、水土流失是老龙洞地下河Mn、Pb、Cu、As的主要来源,洞穴滴水和雨水也会输入一定量的Mn、Pb和As;岩溶区的城镇建设要进行合理规划,完善相关基础设施,做到从源头上防止地下水遭受污染.     

岩溶地下河流域表层土壤多环芳烃污染特征及来源分析

采集重庆南山老龙洞地下河流域农田土壤(0～20 cm),利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MC)测定了土壤样品中16种优控多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)含量,分析其含量和组成,污染水平及污染来源.结果表明,流域内不同地点表层土壤16种PAHs总量变化范围为277～3301 ng·g-1,平均值为752.6 ng·g-1±635.5 ng·g-1,所有样品均遭受污染,其中57%为轻污染,29%为污染土壤,而14%为重污染.多环芳烃的组成以2～3环为主,占总量的28.72%～72.68%,平均值为48.20%;4环和5～6环含量分别为7.77%和34.03%.土壤PAHs含量与有机质(SOM)含量显著相关,而与pH值相关性不强.比值法和主成分分析(PCA)表明,流域内土壤主要来自交通排放与煤炭、石油及生物质燃烧的混合源以及石油源.     

舟山青浜岛不同环境介质中PAHs的分布特征

于2013年7月在青浜岛上采集11个土壤样品、3个大气被动采样样品以及周边3个海水样品,分析了样品中16种多环芳烃(PAHs)的含量,并对其分布特征、来源、生态风险进行了讨论.结果表明,土壤、海水和大气中Σ16PAHs的含量范围分别为60.30~123.34 ng·g-1(平均值为105.49 ng·g-1)、45.96~101.08 ng·L-1(平均值为66.45 ng·L-1)和5.09~5.41ng·d-1(平均值为5.35 ng·d-1).分布特征为:潮汐带土壤中PAHs含量低于非潮汐带;3个海水样中,以靠近水文条件复杂的海域内样品中的PAHs含量最高;岛上大气中PAHs分布均匀.土壤、海水和大气中PAHs主要以2~4环的PAHs为主;通过比值法和因子分析得出,青浜岛土壤中的PAHs来源于煤、木炭等生物质燃烧以及柴油、汽油的燃烧,海水和大气中的PAHs来源于混合源.生态风险评价结果表明青浜岛土壤和周边海水中PAHs生态风险较低.     

长江三角洲区域表土中多环芳烃的近期分布与来源

采集长江三角洲区域11个地市范围内的243个样点的表层土壤样品,针对29种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)浓度的空间分布模式、组分谱特征以及初步排放源进行分析.结果表明,研究区域内总PAHs浓度范围在21.0~3 578.5 ng·g~(-1),算术均值310.6 ng·g~(-1),标准偏差459.1 ng·g~(-1).区域PAHs浓度表现出较大的空间分布差异.此外,表土PAHs浓度与表土总有机碳分数TOC呈现正相关.研究涉及的11个地市中,表土PAHs浓度的高值主要集中在苏州辖区,可达759.0 ng·g~(-1)±1 132.9 ng·g~(-1);而无锡(565.3 ng·g~(-1)±705.5 ng·g~(-1))、上海(349.4 ng·g~(-1)±220.1 ng·g~(-1))两市表土的PAHs平均含量仅次于苏州.全区域表土中PAHs组分以2~4环的中、低环组分为主,其中低环比例最高.利用特征比值与主成分分析,可初步判断长江三角洲地区表土中PAHs的近期主要排放源为混合源,即工业燃煤和生物质的燃烧过程同时,局部区域还涉及交通尾气排放.     

嘉兴市地表水中兽用抗生素的污染现状调查

建立了适合长三角地区重要生猪养殖基地嘉兴市环境水体中4类(四环素类、磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类)共10种常用兽用抗生素同时检测的固相萃取与液相色谱质谱(LC-MS/MS)联用技术,对该地区10个典型村镇河道断面和21个市区主要河网监控断面开展调查.结果表明,村镇河道中抗生素污染严重,10种抗生素总浓度为65.6～467.0 ng.L-1.其中,四环素类和磺胺类浓度分别为40.8～253.0 ng.L-1和未检出～165.0 ng.L-1;大环内酯类和喹诺酮类浓度分别为3.1～14.68ng.L-1和未检出～14.54 ng.L-1.市区河网污染相对较轻,10种抗生素总浓度为20.1～61.2 ng.L-1,其中四环素类浓度为未检出～44.0 ng.L-1;磺胺类、大环内酯类和喹诺酮类浓度则分别低于2.7、6.3和21.6 ng.L-1.     

Removal of high concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons from contaminated soil by biodiesel

Solubilizing experiments were carried out to evaluate the ability of biodiesel to remove polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from highly contaminated manufactured gas plant (MGP) and PAHs spiked soils with hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) and tween 80 as comparisons. Biodiesel displayed the highest solubilities of phenanthrene (420.7 mg·L⁻¹), pyrene (541.0 mg·L⁻¹), and benzo(a)pyrene (436.3 mg·L⁻¹). These corresponded to several fold increases relative to 10% HPCD and tween 80. Biodiesel showed a good efficiency for PAH removal from the spiked and MGP soils for both low molecular weight and high molecular weight PAHs at high concentrations. Biodiesel was the best agent for PAH removal from the spiked soils as compared with HPCD and tween 80; as over 77.9% of individual PAH were removed by biodiesel. Tween 80 also showed comparable capability with biodiesel for PAH solubilization at a concentration of 10% for the spiked soils. Biodiesel solubilized a wider range of PAHs as compared to HPCD and tween 80 for the MPG soils. At PAH concentrations of 229.6 and 996.9 mg·kg⁻¹, biodiesel showed obvious advantage over the 10% HPCD and tween 80, because it removed higher than 80% of total PAH. In this study, a significant difference between PAH removals from the spiked and field MGP soils was observed; PAH removals from the MGP soil by HPCD and tween 80 were much lower than those from the spiked soil. These results demonstrate that the potential for utilizing biodiesel for remediation of highly PAH-contaminated soil has been established.