上海城区多环芳烃的多介质归趋模拟研究

利用城市多介质逸度模型模拟了稳态假设下上海城区16种PAHs在大气、水体、沉积物和植物等中的浓度分布,与实测值进行对比,并根据模拟结果计算了相间迁移通量.结果表明,大气直接排放输入是PAHs进入环境的主要途径,迁移过程包括扩散、沉降和侵蚀等,平流输出是其在系统中损失的主要途径;土壤和沉积物是PAHs主要的汇(占94.4%),其在不透水层上覆盖的膜中浓度达到最大(156g/m3),PAHs在沉积物和土壤中停留时间最长;随着环数的增加, PAHs在水体、植被和土壤中的降解损失所占比例从2.3%逐渐增加至48.9%,而在大气中的降解损失则从91.5%减少至4.0%.模型计算浓度与实测浓度吻合较好,验证了模型的可靠性,并通过灵敏度分析,确定了模型的关键参数.     

多环芳烃在珠江口表层水体中的分布与分配

为了解河口海岸带水体中多环芳烃(PAHs)的时空分布及其在水体及颗粒相中的分配及其控制因素,于2003年4月(春季)和2002年7月(夏季)采集了珠江河口及近海表层水体,采用GC-MS分析了水体中PAHs.结果表明,珠江河口及近海表层水体中多环芳烃浓度春季(颗粒相:4.0～39.1 ng/L;溶解相:15.9～182.4 ng/L)高于夏季(颗粒相:2.6～26.6 ng/L,溶解相:13.0～28.3 ng/L).河流径流、悬浮颗粒物含量及光降解程度是控制水体PAHs浓度的主要因素.水体中以3环PAHs为主,伶仃洋内样品比珠江口外样品相对富集5,6环PAHs,夏季样品较春季样品相对富集3环PAHs.颗粒物的来源和组成是造成这种差别的主要原因.PAHs在颗粒相及水相中的分配系数(Kp)随颗粒有机碳含量、水体盐度增加而增加,随悬浮颗粒物含量增加而减少.有机碳归一化分配系数(1gKdc)与辛醇/水分配系数(1gKow)间存在明显的线性关系,但高于线性自由能关系模拟值.     

南宁市多环境介质中多环芳烃分布特征

为了确定多环境介质中多环芳烃的浓度、组成和分布特征,采集南宁市冬夏季空气、大气干湿沉降物、土壤和地下水样品,利用16种多环芳烃的成分谱,结合其物理化学性质,分析多环芳烃在多环境介质中的浓度、组成和分布特征,结果表明:1空气和大气干湿沉降物中PAHs均以2~3环为主,由于冬夏季节差异性,冬季ΣPAHs浓度高于夏季;2土壤中PAHs以2~3环为主,且土壤颗粒粒径分布差异性是导致不同层位PAHs分布特征差异的主要原因;3地下水中PAHs检出种类少,检出量小,也表明土壤包气带能够"截留"较多的PAHs;416种PAHs在不同环境介质中质量分数均呈现由低环向高环递减的趋势,且两地区冬夏季2~3环和5~6环PAHs在各环境介质中分布特征具有较好的一致性,但也有一定的差异.这与PAHs的理化性质、水文地质条件、城市污染状况、天气状况等方面有关.     

天津地区土壤多环芳烃在剖面中的纵向分布特征

在天津市北部山区、中部农田和东南部油田采油作业区分别采集了土壤样品 ,研究了土壤中多环芳烃 (PAHs)的纵向分布特征 ,并对土壤中多环芳烃的来源进行了分析 .结果表明 ,PAHs含量峰值一般位于土壤表层或次表层 ,并随着土壤剖面的加深而减少 .农田菜地土壤PAHs在 4 0cm深处含量仍然较高 ,而油田仅表层 3cm富集PAHs ,这与耕作土壤表层常受到人为扰动有关 .与高环物质相比 ,低环物质更容易向下迁移 .土壤中有机碳的含量、土壤的性质以及土壤的粒度均是影响PAHs迁移的重要因素 .山区和菜地土壤中PAHs主要来自燃烧源 ,而油田则显示为石油源和燃烧源的混合源 .     

湖泊沉积物中多环芳烃生物降解及其影响因素

多环芳烃(PAHs)是环境中广泛存在的一类持久性有机污染物,随着环境中PAHs污染的加剧,湖泊沉积物中PAHs含量呈逐年增加的趋势,对湖泊环境造成了潜在的生态风险。生物降解在PAHs的迁移转化、自然分解甚至最终从环境中消失的过程中占有重要的地位,是沉积物中PAHs去除最主要的途径。在介绍国内外湖泊沉积物中多环芳烃污染分布与污染程度的基础上,详细阐述了影响沉积物中多环芳烃生物降解的主要因素:溶解氧、温度、电子受体、电子供体以及降解PAHs的微生物,并探讨了不同因素下PAHs的降解特征及其强化生物降解过程中存在的问题,最后对其今后的研究方向进行了展望。     

固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.     

固相微萃取模拟生物法用于养殖底泥多环芳烃污染监测的研究

本研究以养殖底泥中多环芳烃(PAHs)为研究对象,采用以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料测定孔隙水中PAHs自由溶解态浓度(Cfree)的固相微萃取技术,以重要海水经济底栖生物菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为参照生物,建立了PDMS中PAHs浓度与菲律宾蛤仔脂肪标化及底泥有机碳标化的PAHs浓度间的定量关系模型,进一步证明了基于固相微萃取的模拟生物法用于养殖区域中多环芳烃监测的可能性.结果表明,孔隙水中自由溶解态PAHs浓度(Cfree)显著低于孔隙水中总PAHs浓度(Cwater),且随着环数增加,两者间的差异越大,说明Cwater忽视了生物有效性,从而会高估孔隙水中PAHs的环境风险,因此,Cfree能更好地反映底泥孔隙水中PAHs的暴露水平;菲律宾蛤仔对PAHs的富集系数(BAF)及PDMS-水分配系数(KPDMS)均与辛醇-水分配系数(Kow)呈显著线性相关,且两者斜率相近,说明菲律宾蛤仔摄取PAHs的主要途径与PDMS相似,且PDMS中PAHs的浓度与生物体内PAHs的残留浓度和底泥有机碳标化的PAHs浓度间均呈现显著相关,说明当底泥孔隙水中和PDMS膜之间达到平衡时,固相微萃取模拟生物法可以用于计算底栖生物和沉积物中有机污染物,具有应用于养殖区域中多环芳烃监测的潜力,但有机污染物在生物体内转化和底泥性质对相关关系和监测应用的影响有待进一步研究.     

利用PUF大气被动采样技术监测中国城市大气中的多环芳烃

利用PUF大气被动采样技术,分冬、春2个季度,对中国32个城市大气中的多环芳烃（PAHs）进行了观测.结果表明,除主要存在于气相中的2～3环PAHs与部分4环PAHs外,PUF被动采样器也可一定程度地采集大气颗粒物中的5～7环PAHs.中国城市大气PAHs的浓度与组成,主要受城市所处的地理位置、气候条件以及能源消费结构的影响.西北、华北、西南和华中地区部分城市大气中PAH总量和高环PAH浓度均较高,华南和东南沿海一带城市则相对较低.在季节变化上,表现为冬季浓度高、春季低.可能是陆源有机质在土壤中早期成岩作用的产物,春季浓度升高反映了土壤颗粒物对大气颗粒物的贡献,与扬尘天气相对应;而芴的浓度在燃煤较多的城市大气中显著增加,与其主要属燃煤成因相一致.研究表明,PUF大气被动器可很好地运用于区域大气PAH污染分布与特征对比研究.     

珠江三角洲表层水中多环芳烃的季节分布、来源和原位分配

分别于2011年4月(春季)和2011年9月(夏季)采集珠江广州河段及东江东莞河段表层水体样品,对该区域表层水体中优控多环芳烃(PAHs)的时空分布、固液分配及其来源进行了分析和讨论.结果表明,珠江广州河段及东江东莞河段表层水体中多环芳烃浓度春季高于夏季.藻类有机碳是该水环境有机碳的主要成分.溶解有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)以及叶绿素a(Chl a)含量是控制水体PAHs浓度的主要因素,说明水环境的富营养化程度可以通过增长的浮游生物量来影响多环芳烃的生物地球化学过程,继而影响其环境行为和归宿.多环芳烃在水/颗粒物间的有机碳归一化分配系数(log Koc)与辛醇/水分配系数(log Kow)间存在明显的线性关系,其斜率是夏季大于春季,可能与多环芳烃的非平衡吸附有关.多环芳烃同系物比值法和主成分分析(PCA)的结果表明,研究区域水体中PAHs主要来源于石化燃料、煤和生物质的混合燃烧,并且PAHs的来源未体现出明显的季节变化.通过本研究我们能够比较全面的了解该流域多环芳烃的时空分布状况,固液分配及其可能的来源,并且为珠江广州河段及东江东莞河段多环芳烃污染的控制和生态风险评价提供科学依据.     

有机碳含量对多环芳烃在土壤剖面残留及迁移的影响

为了揭示有机碳含量(TOC)对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中迁移的影响,本文分析了北京地区部分典型的环境功能区(包括自然保护区、耕地、果园、农田、城区及工业区等)土壤剖面中多环芳烃和TOC的纵向分布特征,结合多环芳烃化合物的土柱淋滤实验,讨论了多环芳烃在土壤剖面上的纵向迁移特征.结果表明,不同环境功能区土壤剖面的土壤中多环芳烃的含量存在差异,且与TOC之间存在较强的正相关关系;土柱淋滤实验结果进一步证实,尽管具有不同TOC的土壤剖面中多环芳烃均可能向深层迁移,但TOC对土壤剖面中多环芳烃的残留及纵向迁移能力具有重要的影响,TOC越高,多环芳烃富集量越大,向下迁移量相对减少,反之相反;在TOC相同的情况下,多环芳烃的组成或结构特征对其在土壤剖面中的残留与迁移特征有明显的影响,淋滤水量、淋滤时间和添加PAHs量等对其在土壤剖面中的迁移作用也有一定影响.     

鄱阳湖区PAHs的多介质迁移和归趋模拟

为分析鄱阳湖区PAHs(多环芳烃)的多介质迁移和归趋行为,以可获取模型验证数据的BaP(苯并芘)、BaA(苯并蒽)、Chr()、Pyr(芘)、Fla(荧蒽)、Phe(菲)6种典型PAHs为研究对象,采用逸度模型Level Ⅲ,预测和模拟鄱阳湖区环境多介质中PAHs的分布和归趋状况. 结果表明:鄱阳湖区水相中ρ(BaP)、ρ(BaA)、ρ(Chr)、ρ(Pyr)、ρ(Fla)、ρ(Phe)的计算值分别为0.043 3、0.050 9、0.021 4、0.149 0、0.122 0、0.295 0 μg/L,与实测值基本一致. 气相、土壤相及沉积物相中6种PAHs的计算值与实测值吻合较好,模型可靠. 土壤相和沉积物相中PAHs残留量(以n计)占该区总残留量的92.6%,远高于气相和水相. PAHs在鄱阳湖区多介质中的相间迁移通量以气相→土相、水相→沉积物相、沉积物相→水相为主. 鄱阳湖区各介质中高环PAHs主要源于外来污水和外来废气输入,外来污水输入量(以n计)和外来废气输入量分别占59.4%和33.6%. 中环和低环PAHs主要源于当地的废气排放和外来污水输入. 土壤相和沉积物相是鄱阳湖区PAHs主要的汇,由土壤和沉积物的内源释放而可能引起的二次污染应引起重视.      

兰州市西固区土壤中PAHs污染特征及来源解析

为了解石油工业区土壤中PAHs(多环芳烃)的污染特征、来源及潜在危害,选择兰州市西固区为研究区域,系统采集表层土壤样品及部分剖面样品,采用GC-MS检测方法,分析了土壤中PAHs的污染水平与分布、来源及潜在致癌风险. 结果表明:研究区表层(0~20 cm)土壤中w(∑PAHs)(22种PAHs的总质量分数)在535～32 300 μg/kg之间;PAHs在土壤剖面的纵向分布上主要集中在5～10 cm,在0～25 cm范围内变化不明显;表层土壤中PAHs主要以2～3环为主. 相关性分析显示,土壤中w(∑PAHs)与w(TOC)无显著的相关性,表明TOC并非影响土壤中PAHs持留的重要因素. 研究区土壤中PAHs主要来源于石油、生物质和煤炭的燃烧,∑TEQ_BaP (22种PAHs的毒性当量浓度,以苯并芘等效浓度计)平均值为190 μg/kg,表明土壤中PAHs的潜在致癌性较低.      

利用KOC*值判别杭州市地面水中多环芳烃污染来源

测定了2002年12月杭州市钱塘江和运河杭州段地面水、底泥和土壤中10种多环芳烃的含量,计算了底泥和土壤中PAHs富集倍数K和有机碳标化表观分配系数K_OC^*.结果表明,地面水中PAHs总浓度范围为1.104～9.663μg·L^-1,底泥中为132.7～7343μg·kg^-1(干重),土壤为59.71～219.5μg·kg^-1(干重),污染较为严重.钱塘江底泥PAHs的K值随水流而降低,而运河杭州段则增大.钱塘江底泥和土壤的K_OC^*比值接近1,PAHs主要来自土壤淋溶输入,污染历史不长.运河在城区(如拱宸桥和卖鱼桥)的KK_OC^*比值远大于1,地面径流输入少,而工业排放输入多,且污染历史较长.     

Polycyclic aromatic hydrocarbons in ambient air, surface soil and wheat grain near a large steel-smelting manufacturer in northern China

The total concentrations and component profiles of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in ambient air, surface soil and wheat grain collected from wheat fields near a large steel-smelting manufacturer in Northern China were determined. Based on the specific isomeric ratios of paired species in ambient air, principle component analysis and multivariate linear regression, the main emission source of local PAHs was identified as a mixture of industrial and domestic coal combustion, biomass burning and traffic exhaust. The total organic carbon (TOC) fraction was considerably correlated with the total and individual PAH concentrations in surface soil. The total concentrations of PAHs in wheat grain were relatively low, with dominant low molecular weight constituents, and the compositional profile was more similar to that in ambient air than in topsoil. Combined with more significant results from partial correlation and linear regression models, the contribution from air PAHs to grain PAHs may be greater than that from soil PAHs.     

模拟生物采样和原位鱼体生物富集水中PAHs的比较

半渗透膜采样技术(SPMD)模拟了生物富集水中疏水性有机污染物的过程,并且可以用来监测生物有效态污染物的长期平均浓度.但是在野外条件下SPMD和鱼体生物富集作用的比较研究相对较少.本工作在太湖梅梁湾选取了5个站点,同时放置SPMD和笼养的鲫鱼暴露32 d,以研究水体中多环芳烃(PAHs)在SPMD和鱼体内的富积规律.结果表明,SPMD和鲫鱼所富集的多环芳烃在组分构成和相对富集量上类似,不同采样点的各种多环芳烃的生物浓缩因子(lg BCF)和器件富集因子(lg DCF)之间存在显著相关性(p<0.000 1).定量的分析数据表明,鱼体和SPMD对PAHs的富集量在脂类归一化后差异不大,两者的比值在0.47和4.12之间变动,有较好的可比性.因此认为,SPMD能够模拟淡水湖泊中鱼类富集多环芳烃的过程,可以用来估算多环芳烃在鱼体中的浓度水平.     

兰州北山不同植被土壤可培养微生物丰度变化特征及影响因素

以黄土高原中部的兰州北山为对象,通过野外取样和室内分析,动态监测黄土高原半干旱区两种人工林地生态系统的微生物类群分布规律.结果表明：试验区环境因子差异较大,林地土壤含水量、有机碳、全氮均高于荒地.全磷随植被类型变化差异不显著,随季节变化差异显著.土壤温度夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季,土壤容重与有机碳、全氮含量呈显著负相关.不同植被类型土壤微生物丰度四季变化趋势为：细菌 > 放线菌 > 真菌的分布规律.微生物类群总数整体表现为林地高于荒地.回归分析显示：土壤pH值与细菌数量、放线菌数量及微生物总数均呈显著正相关（P < 0.05）,而与真菌呈显著负相关（P < 0.05）;土壤容重与真菌数量呈显著负相关（P < 0.05）;土壤温度与细菌、真菌及微生物总数均表现出显著正相关（P < 0.05）.通径分析表明,pH值对细菌数量的直接通径系数最大,容重对真菌数量的直接通径系数最大,土壤含水量对放线菌数量直接通径系数最大.研究显示,兰州北山植被恢复区土壤的有机碳、全氮、全磷等林地高于荒地,表明植被恢复对微生物的数量与种类有影响,且混交林的造林方式适宜兰州北植被恢复.     

大连市水土流失控制模拟研究

从控制大连市水土流失出发,结合大连市地表总体状况,根据水土流失通用方程,利用拉格朗日中值定理分析原理,模拟计算了土壤有机质含量、地面覆盖类型、地面覆盖率和水土流失控制距离等方面对水土流失造成的影响;分别计算了不同地表条件下控制水土流失的理论经济点和理论敏感点;定量分析了不同地表作用因子对控制水土流失的影响程度.模拟结果表明:对水土流失影响最大的地表作用因子是土壤有机质含量,其次依次为地面覆盖率、地面覆盖类型和水土流失控制距离;控制水土流失最基本的地表条件是,土壤有机质含量不得低于1.78%,地面覆盖率不得低于41%,地面不得裸露,最基本的植被覆盖类型是草地,水土流失控制距离不得低于3　603 m.依据模拟结果,提出了控制大连市水土流失的措施.      

天津地区土壤有机碳和粘粒对PAHs纵向分布的影响

研究了天津地区土壤中有机碳(TOC)和粘粒含量对多环芳烃(PAHs)纵向分布的影响,利用相对富集系数分析了PAHs在不同土壤深度的富集趋势.结果表明,土壤剖面中PAHs含量峰值一般在土壤的表层和次表层,并随着土壤剖面的加深而减少.土壤中有机碳含量、土壤粒度、PAHs性质和扰动、淋溶等均是影响PAHs纵向迁移的重要因素.PAHs相对富集在有机碳和粘粒含量较高的土壤中.高环PAHs主要是以与土壤有机质胶体结合的形式发生迁移,不易迁移到土壤剖面的深部,而低环PAHs则主要是以溶解态形式发生迁移,相对较易发生迁移.