济南市南部水源涵养区含氯持久性污染物(POPs)迁移转化研究

摘要

本文以济南市南部山区卧虎山水库为研究区域，采集了水库周边丰水期和枯水期的土壤样品、道路尘样品、水样和大气样品，在实验室经过索氏提取、浓硫酸酸化、层析柱过滤等分离提取目标物，采用Agilent三重串联四级杆气质联用仪(GC-MS-MS，7890A)测定了样品中有机氯农药和多氯联苯的含量，并对样品中17种有机氯农药(OCPs)和7种指示性多氯联苯(PCBs)的残留状况、分布情况以及来源进行了详细的研究，主要内容与结果如下:
　　 (1)对丰水期和枯水期土壤和道路尘中17种OCPs的检测结果表明，17种OCPs在丰水期和枯水期各个采样点中均有不同程度的检出，17种OCPs在丰水期固体沉积物中的残留总含量(∑17OCPs)范围在3.8964～15.4131ng/g干重之间，平均值在8.1964ng/g，其中DDT的残留量最高，为19.0163ng/g，其次为DDE和甲氧滴滴涕;∑17OCPs的残留量在枯水期为0.2523ng/g～0.3356ng/g，明显低于丰水期的残留浓度，其中DDE的残留量最高。对PCBs的检测结果表明，固体沉积物中丰水期7种指示性PCBs的含量为0.5905～0.1513ng/g，平均残留量为0.2879ng/g;枯水期7种指示性PCBs的含量为0.1149～0.2327ng/g，平均残留量为0.2210ng/g。检出的DDTs残留量全部低于一级土壤标准(GB15618-1995，标准限量均为50ng/g)。通过与其它地区残留浓度的对比分析发现，济南市南部山区卧虎山水库土壤和道路尘中OCPs和PCBs的污染较轻。
　　 (2)对丰水期和枯水期水体中17种OCPs和7种PCBs的检测结果为:丰水期17种OCPs在水体中总残留浓度在5.0547～7.9987ng/L之间，平均值为6.1031ng/L，其中含量水平最高的是滴滴涕和六六六。枯水期OCPs在水体中总残留浓度在ND～1.0924ng/L，其中检出浓度最高的是DDT，为1.0924ng/L。国家环保局新的水质标准(GHZB-2002)中集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值单位规定了DDTs和林丹的浓度分别为0.001mg/L和0.002mg/L，在所测定的8个样品点中均没有发现超标。另外美国环保局1999年颁布的国家推荐水质基准修正版中对DDT规定的短期(CMC)和长期(CCC)浓度分别为1.1g/L和0.001g/L，南部山区水库中DDT浓度均未超过限值，说明水库水质较好。在各个采样点∑7PCBs的检出浓度丰水期明显高于枯水期，7种PCBs同系物单体的浓度丰水期也明显高于枯水期，说明丰水期水体中受到PCBs的污染较枯水期严重。
　　 (3)大气中丰水期17种OCPs总的残留浓度在524.9～163.2pg/m3之间，平均残留浓度为339.4952pg/m3，主要以滴滴涕、六六六和甲氧滴滴涕为主。枯水期大气中，各采样点中检出∑17OCPs为90.6927～114.8970pg/m3，其中DDT是17种有机氯农药中占比重最大的有机污染物，浓度为192.5778pg/m3。丰水期卧虎山水库周边大气中检出的7种指示性PCBs的浓度为1.9639pg/m3～306.8161pg/m3，枯水期7种指示性PCBs的检出浓度为64.6347～80.3717pg/m3。通过对丰水期和枯水期大气中所检出的7种PCBs同系物的浓度进行对比分析，PCBs同系物单体在丰水期和枯水期检出浓度差别较大，其中只有PCB52丰水期的检出浓度高于枯水期，而其余六种PCBs同系物枯水期的检出浓度均高于丰水期，但是丰水期大气中∑7PCBs的检出浓度高于枯水期的相应浓度。对比土壤和道路尘以及水体中OCPs和PCBs的残留量，发现大气中，含氯有机物的含量低，均为Pg级别。
　　 (4)以丰水期在各环境介质中检出的17种OCPs为例，应用SPSS17.O对卧虎山水库周边环境介质中OCPs残留情况进行主成分分析，结果显示，四种六六六的同系物和三种滴滴涕的同系物，基本都出现在方差贡献率较大的第一、第二主成分中，而三种硫丹类物质基本出现在第四、第五主成分中，一般来讲，三种硫丹类物质在环境介质中较容易降解，但在各环境介质中均有检出，所以初步认为该地区环境介质中有机氯农药的的主要污染来源于历史残留及周边农业生产中化肥农药的施用。0(5)以滴滴涕和六六六两大类物质为代表和7种指示性多氯联苯为代表分析了丰水期和枯水期OCPs和PCBs在土壤、道路尘、水体和大气等环境介质中的迁移转化。研究表明，雨水、温度和空气流动等均对OCPs和PCBs的残留水平和迁移转化均有一定影响。丰水期温度高，雨水充足，有利于有机污染物在环境中挥发和扩散，所以往往丰水期中各环境介质中OCPs和PCBs的残留量高于枯水期。
　　 本研究论文得到了“山东省高等学校科技计划项目(J09LB08)”和“济南市科技局高校院所自主创新计划项目(201102046)”的支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 含氯持久性有机污染物简介

1．3．1 有机氯农药

1．3．2 多氯联苯

1．4 论文选题的目的、内容和技术路线

1．4．1 论文选题目的

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

第2章 实验流程

2．1 样品采集

2．2．1 采样介质和采样点的确定

2．2 实验仪器与试剂

2．3 样品前处理

2．4 色谱分析

2．4．1 7种指示性多氯联苯仪器分析

2．4．2 有机氯农药的色谱分析

2．5 质量保证和质量控制(QA／QC检验)

第3章 济南市卧虎山水库各环境介质中POPs的污染分布特征

3．1 济南市南部山区卧虎山水库周边沉积物中含氯有机污染物的残留情况

3．1．1 济南市南部山区卧虎山水库周边沉积物中有机氯农药的残留情况

3．1．2 卧虎山水库周边沉积物中多氯联苯的残留情况及来源解析

3．2 济南市南部山区卧虎山水库水体中含氯有机污染物的残留情况

3．2．1 济南市南部山区卧虎山水库水体中有机氯农药的残留情况

3．2．2 卧虎山水库水体中多氯联苯的残留情况及来源解析

3．3 济南市南部山区卧虎山水库大气中含氯有机污染物的残留情况

3．3．1 济南市南部山区卧虎山水库大气中有机氯农药的残留情况

3．3．2 济南市南部山区卧虎山水库周边大气中多氯联苯的残留情况

3．4 小结

第4章 卧虎山水库各环境介质中有机氯农药的污染类型及来源

4．1 卧虎山水库固体沉积物中有机氯农药的污染类型及来源

4．1．1 主成分特征值分析

4．1．2 主成分组成分析

4．1．3 固体沉积物中污染有机氯农药的来源分析

4．2 卧虎山水库水体中有机氯农药的污染类型及来源

4．2．1 主成分特征值分析

4．2．2 主成分组成分析

4．2．3 水体中污染有机氯农药的来源分析

4．3 卧虎山水库大气中有机氯农药的污染类型及来源

4．3．1 主成分特征值分析

4．3．2 主成分组成分析

4．3．3 大气中污染有机氯农药的来源分析

4．4 小结

第5章 含氯有机物在环境介质中的迁移转化

5．1 有机氯农药在各环境介质中迁移转化

5．2 多氯联苯在各环境介质中迁移转化

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况