重庆主城区两江表层沉积物中腐殖酸特性及其对荧蒽的吸附影响研究

摘要

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一类典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)，在环境中以不同数量级广泛存在且不易转化降解。部分多环芳烃化合物还有致癌、致畸、致突变的效应。腐殖酸(humicacids，HAs)是一类结构复杂的天然大分子有机物，在河流、湖泊等水体表层沉积物中广泛存在，是其所含有机物的主要成分。腐殖酸比表面积大，活性高，吸附力强，能与环境中的多环芳烃等痕量有机污染物发生复杂的生物化学或物理化学作用，从而对多环芳烃等污染物质在环境中的迁移、转化、降解等过程产生重要的影响。重庆地处西部中心位置，是长江中上游最重要的港口城市和经济中心，大量的工业企业及新兴产业链的发展以及三峡水库的调度运行，水环境的复杂性和污染潜势随之增加。本文以重庆主城区内长江和嘉陵江典型数个断面表层沉积物样为研究对象，进行了表层沉积物所含16种优先控制的多环芳烃含量的检测，并对表层沉积物中的腐殖酸进行提取，基于表层沉积物中多环芳烃的本底值及腐殖酸的特性分析，探讨了表层沉积物腐殖酸对典型PAHs-荧蒽的吸附特性及其对荧蒽吸附过程的影响。
　　 本论文主要研究内容如下：
　　 1)表层沉积物中PAHs的背景浓度水平及其对典型PAHs-荧蒽的吸附。基于课题组前期对重庆主城两江水体中PAHs的调查与来源解析等结论，针对水体表层沉积物采样点，用气质联用(GC-MS)进行了沉积物样品中16种EPA规定的优先多环芳烃的本底浓度检测，进行了表层沉积物中多环芳烃赋存水平的背景值分析。
　　 2)两江采样点表层沉积物中的腐殖酸提取及其特性表征。在重庆主城区内的两江水体中选取了具有典型代表性的表层沉积物为研究对象，对表层沉积物经过预处理后，用改进稀碱法提取了其中的腐殖酸，并用元素分析仪，pH仪，傅立叶变换红外光谱、电镜对腐殖酸进行结构和官能团的特性表征，对不同采样点的腐殖酸的结构和官能团的差异进行了讨论。
　　 3)表层沉积物中腐殖酸对典型PAHs的吸附特性及影响因素研究。以表层沉积物样品中所提取的腐殖酸作为研究对象，借助荧光分光光度法，进行了提取腐殖酸对典型PAHs-荧蒽的吸附效果试验研究，得出了腐殖酸对典型PAHs的吸附规律和吸附特性。同时，探讨了表层沉积物中腐殖酸对荧蒽吸附过程的影响因素。在不同的pH，温度，离子强度条件下，获取了不同腐殖酸样对典型PAHs-荧蒽的吸附特性。
　　 腐殖酸作为沉积物中有机物的重要组成部分，对PAHs等有机污染物的归宿影响不容忽视，国外己广泛展开腐殖酸与PAHs吸附特性的相关性研究，国内相关研究报导多集中腐殖酸与PAHs的吸附规律等方面，在重庆主城两江区域研究的报道甚少。论文研究以国家自然科学基金与重庆市建委科技项目为依托，针对重庆主城两江表层沉积物中提取的腐殖酸，得出了主城两江代表性样点表层沉积物中的腐殖酸对PAHs的吸附过程特性，并探讨了其对荧蒽吸附的影响因素，研究结果可为水一沉积物体系中的PAHs的迁移、转化、降解等机制的深度研究提供科学的数据支撑，也可为深入探讨PAHs在水-沉积物体系中的归趋提供理论依据。同时，嘉陵江，长江重庆段位于长江上游，是重庆工业用水和生活用水的主要来源，从保护三峡库区水环境安全的角度，论文研究的现实意义显著。