上海黄浦江水源地有机氯农药及铅、镉的多介质分配与降雨淋溶特征

摘要

我国对饮用水源地典型内分泌类干扰物(EDCs)(有机氯农药，铅，镉)的研究起步较晚，因此针对此类污染物的研究更为迫切。基于国内外学者在这一领域的研究进展和现状，本文选择直接影响上海市超过1000万人健康的饮用水水源作为研究对象，具有极其重要的现实意义和典型性意义。本论文力图通过分析该区域多种介质(表层水，表层土壤，表层沉积物)中有机氯农药和重金属铅、镉的空间分布变化和其在不同介质中的分配变化，判断该区域此类污染物的主要来源及最终归宿，以及影响其在环境中迁移转化的可能因素并根据污染物含量使用遗传算法(GA)进行水源地水质评价，使用人体健康风险评价模型进行污染物潜在风险评价。本论文依托上海市科委基础研究重点项目“上海市饮用水内分泌干扰物的环境污染过程及控制技术”(05JCl4059)并得到国家自然科学基金项目“饮用水源地底泥重金属再悬浮释放与水源地水质安全研究”(40701164)，上海市环保局招标项目“饮用水源地持久性毒害污染物调研及对策”(07-15)资助完成。 本文在研究中共取得以下几项成果： (1)表层水中有机氯农药类污染物检出频率较高的为HCHs和DDTs。在HCH的四种异构体中只有β-HCH和γ-HCH两种被检出，含量在0.02-0.12μg·L-1之间。DDTs三种异构体中仅有p,p'-DDT被检出，含量在0.02-0.03μg·L-1之间。所有表层水七氯检出点中七氯浓度均超过0.03μg·L-1的世界卫生组织《饮用水水质标准》。8号采样点(陈家浜与黄浦江交汇处)艾氏剂浓度达0.23μg·L-1，已超过0.03μg·L-1的世界卫生组织《饮用水水质标准》近7倍。环氧七氯，艾氏剂和异狄氏剂酮仅在表层水中被检出，且浓度较低，其中环氧七氯和异狄氏剂酮仅被检出一次。 (2)表层沉积物中HCHs仅在2个样点被检出，含量为1.00μg·L-1和7.00μg·L-1，DDTs总含量在1.00-51.00μg·L-1之间。能检出的HCHs，DDTs类污染物中以δ-HCH和p,p'-DDT为主，最高含量均出现在6号采样点，分别为7.00μg·L-1和32.00μg·L-1。六氯苯、硫丹硫酸盐、α-氯丹、异狄氏剂和甲氧氯五种有机氯农药仅在个别采样点被检出，含量较低，其中六氯苯仅被检出一次。 (3)土壤中HCHs的检出率较低，仅在14号采样点被检出。DDTs的检出率达100％，含量范围为2-8μg·L-1，其中以8号(陈家浜与黄浦江交汇处)和10号(松浦大桥)采样点的含量最高。根据DDTs的衰变特征可以基本判断沉积物中的DDTs为早期残留。结合对支流水体中污染物含量的测定，可以基本判定在黄浦江支流中HCHs和DDTs主要来源于早期残留，且汇入黄浦江后对干流污染贡献较少。表层土壤中七氯仅在3个采样点被检出，含量较低。 (4)黄浦江干流表层水体铅平均含量为32.34μg·L-1，支流水体中铅平均含量为0.86μg·L-1。由此可见支流对黄浦江水源地的表层水铅污染贡献较少。在支流表层沉积物中铅平均含量为32.7μg·L-1，干流平均含量为21.8μg·L-1。表层沉积物中铅含量最高点出现在21号采样点(新浜镇附近小河道)，含量达52.29μg·L-1。支流河段受到周边居民生活，工农业及自身水文条件影响，河道沉积物中铅含量明显高于干流。水源地周边土壤中铅含量基本稳定在20.22-39.03μg·L-1间。铅含量最高点出现在叶榭塘，含量达74.11μg·L-1。 (5)表层水体中镉含量最高点为2号采样点(圆泄泾和斜塘交汇处)为0.47μg·L-1，其余各采样点所测水体中镉含量基本在0.2μg·L-1左右，且含量水平变化幅度不大。沉积物中镉的平均含量为0.3μg·L-1，最高浓度出现在松浦大桥，达0.92μg·L-1，最低浓度出现在北泖港，浓度仅为0.09μg·L-1。土壤中镉含量基本在0.15μg·L-1左右。 (6)结合多种有机氯农药类污染物的空间分布特征及自身衰变特征判断，被检出的有较新输入特征的DDTs，七氯和艾氏剂类污染物可能来自同一污染源。经实地调查发现，陈家浜与黄浦江交汇处至盐铁塘与黄浦江交汇处采样点区域即黄浦江水源地水厂取水口附近有大型货船装卸码头一座，且有化肥农药储存仓库多个。由此判断该区域新的DDTs，七氯和艾氏剂类污染物输入可能来源于货船装卸三氯杀螨醇等农药过程中的渗漏。 (7)结合重金属铅的空间分布特征，在多介质中的富集系数差异及实地调研结果判断，黄浦江支流河段水体及沉积物中重金属铅主要来源周边化肥施用后土壤受淋溶冲刷作用形成的农业面源污染。黄浦江水源地干流区域表层水中铅主要来源于大型船舶航运过程中柴油发动机的燃料泄漏。 (8)干流表层水中镉含量高于支流且自上而下含量呈稳定下降趋势，因此判断黄浦江水源地区域表层水中镉含量受上游来水影响较大。由于支流水体中镉含量极低，由此支流对黄浦江干流水体的镉污染贡献较少。周边土壤中镉含量明显较表层沉积物中镉含量低且表层水体镉含量与土壤中镉含量并无显著相关性。由此判断表层土壤对水体镉污染贡献较少，水源地镉污染并非来自农业面源污染。 (9)通过对有机氯农药，重金属铅、镉在多介质环境中含量，富集系数，分配系数的相关性分析发现，表层沉积物对水体中此类污染物均有较好的富集作用，富集倍数可达3-4个数量级。经本次研究表明在黄浦江水源地区域表层沉积物是有机氯农药、重金属铅和镉的主要富集介质。 (10)通过估算上海市黄浦江水源地两种典型土壤受一次正常梅雨季节影响对水源地水环境重金属铅、镉的总贡献量可见，0-10cm原生土壤受降雨冲刷影响对水源地水环境中铅、镉污染贡献较大；0-30cm复耕土壤受降雨淋溶影响对水源地水环境铅镉污染贡献较大。水源地复耕土受降雨淋溶所产生的淋溶土对该区域水环境重金属铅、镉污染贡献相对较大。 (11)通过引入模拟自然进化的GA模型进行水质评价，发现黄浦江水源地表层水体仅属于错误！未找到引用源。级(尚清洁)。通过对比国外健康风险值标准显示，对于上海市目前的人群状况，黄浦江饮用水源地中有机氯农药和重金属铅、镉的综合人体健康风险仍相对较低。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究进展

1.3存在的问题及今后展望

1.4论文工作内容

2研究区域概况

2.1自然环境概况

2.2社会经济概况

2.3采样区域概况

3样品采集与试验方法

3.1样品采集及处理

3.2室内实验模拟

3.3实验分析方法

3.4数据处理方法

4饮用水源地多介质环境中有机氯农药、铅、镉的分布累积特征

4.1水源地多介质理化性质

4.2水源地多介质中有机氯农药、铅、镉的含量水平

4.3水源地有机氯农药、铅、镉的含量空间分布特征

5饮用水源地有机氯农药、铅、镉在多介质环境中的分配特征及来源判析

5.1水源地有机氯农药在多介质环境中的分配特征

5.2水源地重金属铅含在多介质环境中的分配特征

5.3水源地重金属镉含在多介质环境中的分配特征

5.4水源地有机氯农药、铅、镉来源判析

6饮用水源地周边土壤中铅、镉的降雨淋溶特征

6.1地表水体中铅、镉的来源与输入途径

6.2模拟水源地土壤中重金属铅、镉降雨淋溶

6.3重金属铅、镉降雨淋溶对饮用水源地的影响

6.4小结

7饮用水源地有机氯农药、铅、镉健康风险评价与污染防治对策

7.1基于遗传算法(GA)的水质评价

7.2人体健康风险评价

7.3饮用水源地有机氯农药、铅、镉污染防治对策

8结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

附录

致谢