大庆市不同环境介质中多环芳烃污染特征对比及来源解析

为研究不同环境介质中多环芳烃(PAHs)污染特征的异同,对大庆市道路灰尘中多环芳烃的污染特征和来源进行研究,在2012年10月采集了大庆市区23个道路灰尘样品和4个土壤样品.使用戴安ASE300快速溶剂萃取仪提取PAHs,净化浓缩后,利用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)测定了美国环保署列为优先控制污染物的16种PAHs及总PAHs(ΣPAHs)的含量.结果表明,道路灰尘中ΣPAHs含量的范围为579.5~4 656.7 ng·g~(-1),平均值为1839.7 ng·g~(-1).大庆市不同功能区道路灰尘中PAHs占ΣPAHs的质量比例呈现大体相似的特征,低环(2~3环)、中环(4环)、高环(5~6环)PAHs所占比例均值分别为37.9%,37.3%和24.8%.与相关研究中大庆水体及湖泊沉积物中PAHs数据进行对比,发现大庆土壤、湖泊沉积物、湖泊和水泡水体中均为低环PAHs占绝对主导优势,其质量分数高达69.3%~99.97%.ΣPAHs含量的分布受功能区的影响并不显著,与样点周围工厂的类型密切相关.特征化合物比值法表明,研究区PAHs主要来自于石油类燃料的泄漏、石油燃料燃烧及煤炭/生物质燃烧的混合源.正定矩阵因子分解法(PMF)结果表明,研究区道路灰尘中PAHs主要来源为煤炭燃烧、石油泄漏源、工业源以及交通源,其贡献率分别为30.1%、26.9%、23.6%和19.3%,与大庆地区其他环境介质中PAHs来源不完全相同.     

污泥干化床与芦苇床稳定化污泥中多环芳烃的含量比较

通过传统污泥干化床和芦苇床污泥稳定系统的比较,研究有无植物污泥稳定系统中污泥所含多环芳烃的去除效能差异.中试规模的污泥干化床和芦苇床规格相同,长宽高皆为3.0 m×1.0 m×1.3 m,其中高度由65 cm填料层和65 cm超高组成.二者填料底部均设通风管,直接与大气相连.试验共进行了3 a,前两年为污泥负荷期,第三年为自然稳定期.两年期间进泥总厚度为8.4 m,污泥负荷(以TSS计)平均41.3 kg·(m2.a)-1.经过3 a的稳定化处理,污泥干化床和芦苇床中污泥多环芳烃含量随着污泥稳定时间的延长,16种多环芳烃含量皆呈明显下降趋势.污泥干化床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为4.161、3.543和3.118 mg·kg-1(DW),对应的去除率为26.91%、37.77%和45.23%.芦苇床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为2.722、1.648和1.218 mg·kg-1(DW).对应的去除率为52.18%、71.05%和78.60%.芦苇床较传统干化床去除污泥中PAHs的效率平均高出29.86个百分点,去除的PAHs中以2～3环芳烃为主,芦苇在稳定污泥中PAHs方面发挥了积极的促进作用.     

城市污水处理厂挥发性芳香烃的气味指纹及定量评价研究

采用二次热解析-气相色谱/质谱仪(GC/MS)与电子鼻对广州市某典型城市污水处理厂排放的挥发性恶臭有机物(MVOCs)进行检测与分析,结果表明:①芳香烃是该污水处理厂排放的最普遍、浓度最高的挥发性恶臭有机物质,浓度范围为96.61～818.03μg.m-3,均占各处理单元总MVOCs含量的50%以上,远高于其他MVOCs物种.②城市污水厂的挥发性芳香烃主要来源于生活污水,而污泥处理过程是污水处理厂释放这些污染物的重要环节,各单元排放的芳香烃化合物总浓度由高至低表现为:污泥脱水机房>污泥浓缩池>曝气池>格栅>生化池>沉砂池.③主成分分析(PCA)能够区分各单元排放的废气气味特征,识别指数达到71%,而按照各处理单元挥发性芳香烃的组成水平配制的模拟气体,其PCA识别指数高达94%,反映了不同处理单元挥发性芳香烃的气味也有很大不同.④将T70/2传感器所测得的实际气体与模拟气体的气味指纹进行比较,实际气体的气味指纹要大于模拟气体,从相关性方面分析得知挥发性芳香烃的气味指纹与各单元的气味指纹均呈现较好的正相关,其中曝气池挥发性芳香烃的气味指纹与实际气体气味指纹相关性尤为显著,达到0.98.     

不同作物根系多环芳烃吸收特征差异的比较研究

为选育不/少或超量吸收多环芳烃(PAHs)的植物品种进而进行农产品的安全生产和PAHs污染环境的植物修复,以菲为PAHs的代表物,比较了水培条件下3种常见农作物(大豆、小麦、胡萝卜)根系吸收菲的动力学特征差异.结果表明,3种作物根系对水培液中的菲有明显的吸收和累积作用,且菲的吸收量随时间延长而增加,整个吸收过程可分为快速吸收和慢速吸收2个阶段;3种作物根系菲吸收能力的大小为大豆>胡萝卜>小麦;作物根系吸收菲量与吸收时间的关系可以用Elovich方程拟合,大豆、胡萝卜和小麦根系菲吸收速率常数分别为4.31、4.10和2.84 mg.(kg.h)-1;作物根系菲吸收的动力学曲线可用米氏方程表征,大豆、胡萝卜和小麦根系菲的Km值分别为0.117、0.124和0.540 mg.L-1;根系菲吸收会导致营养液pH升高,pH升高的趋势和吸收速率常数k与Km值相对应,且与3种作物根系吸收能力的大小一致.因此可用根系吸收速率常数k、米氏常数Km值和水培液pH的变化表征作物根系吸收PAHs的能力差异,且从受影响因素的多寡角度考虑,吸收速率常数k和米氏常数Km较pH变化更适合.     

电子鼻预处理装置的开发及适用性研究

针对气敏传感器的信号响应受气体湿度影响较大的问题,开发了一套用于快速检测和实时监测土壤中挥发性氯代烃污染的电子鼻的预处理装置.优选了干燥剂的材质,评价了最适干燥剂的除湿性能和对氯代烃化合物的吸附情况;把预处理装置与电子鼻联用,通过与气相色谱（GC）检测结果的比较,评价了其用于土壤通风净化过程监测的适用情况.结果表明：①以无水氯化钙和卤代烃分离管搭配组合的干燥装置效果最佳,湿度去除率达99%以上,电子鼻各传感器的基线值与对照组接近;②上述干燥剂连续通入湿度为75%的空气,90 min内湿度几乎可完全去除,120 min内湿度去除率保持在95%以上,对传感器的基线影响较小.③预处理装置未造成检测气体的吸附损耗,通入干燥预处理装置前后的挥发性氯代烃气体浓度差异只有3%～5%;④在土壤通风脱附过程的检测中,通气湿度98%以上的情况下,预处理装置在120 min内对湿度去除率达99%以上;电子鼻与GC对四氯乙烯污染物的检测结果线性拟合判定系数R2〉0.99（n=18）,表明配以干燥预处理装置的电子鼻能够较好地适用于土壤修复过程监测.     

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.     

广西十万大山背景点PM2.5中非极性有机气溶胶组成及来源解析

大气细颗粒物(PM_2.5)中的非极性化合物包括多环芳烃（PAHs）和正构烷烃（n-alkanes）等,通常用于识别污染来源,且对人体健康和环境有很重要的影响.为探究广西背景点PM_2.5中非极性有机气溶胶的污染特征及来源,于2017年11月至2018年10月,对野外采集的PM_2.5样品分析了其中17种多环芳烃和20种正构烷烃.结果表明,多环芳烃和正构烷烃全年的平均值分别为（4.28±4.25）ng·m^-3和（13.7±14.72）ng·m^-3;季节变化规律均是：冬季[（7.86±5.19）ng·m^-3和（27.51±16.9）ng·m^-3]>春季[（2.73±1.76）ng·m^-3和（7.64±4.71）ng·m^-3]>秋季[（2.34±1.45）ng·m^-3和（7.01±4.55）ng·m^-3]>夏季[（1.91±1.67）ng·...     

A nanocomposite consisting of silica-coated magnetite and phenyl-functionalized graphene oxide for extraction of polycyclic aromatic hydrocarbon from aqueous matrices

In this study,graphene oxide was covalently immobilized on silica-coated magnetite and then modified with 2-phenylethylamine to give a nanocomposite of type Fe_3O_4@SiO_2@GO-PEA that can be applied to the magnetic solid-phase extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) from water samples.The resulting microspheres(Fe_3O_4@SiO_2@GO-PEA) were characterized by Fourier transform-infrared spectroscopy(FT-IR),scanning electron microscopy(SEM),CHNS elemental analysis,and vibrating sample magnetometry(VSM) techniques.The adsorbent possesses the magnetic properties of Fe_3O_4 nanoparticles that allow them easily to be separated by an external magnetic field.They also have the high specific surface area of graphene oxide which improves adsorption capacity.Desorption conditions,extraction time,amount of adsorbent,salt concentration,and pH were investigated and optimized.Following desorption,the PAHs were quantified by gas chromatography with flame ionization detection(GC-FID).The limits of detection(at an S/N ratio of 3) were achieved from 0.005 to0.1 μg/L with regression coefficients(R~2) higher than 0.9954.The relative standard deviations(RSDs) were below 5.8%(intraday) and 6.2%(inter-day),respectively.The method was successfully applied to the analysis of PAHs in environmental water samples where it showed recoveries in the range between 71.7%and 106.7%(with RSDs of 1.6%to 8.4%,for n = 3).The results indicated that the Fe_3O_4@SiO_2@GO-PEA microspheres had a great promise to extraction of PAHs from different water samples.     

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

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.