采煤沉陷水体中底泥-水界面持久性有机污染物迁移行为研究

摘要

持久性有机污染物(POPs)是具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的人工合成的有机污染物质。POPs污染是近年越来越突出的环境问题，在全球的每一个角落，包括大陆、沙漠、海洋和南北极地区都可监测出POPs的存在。
　　本文以淮南潘一矿杨庄采煤沉陷区作为研究对象，通过对沉陷水域中水体、悬浮物、底泥中典型POPs进行定性和定量的分析研究，从而了解整个沉陷区POPs的分布特征;探讨了水体、悬浮物、底泥的理化性质与各自POPs的相关性;研究POPs在水相-悬浮相界面、底泥相-悬浮相界面之间的迁移行为研究，预测POPs在沉陷区总体的迁移转化趋势。结果表明:
　　(1)研究区域水体中多氯联苯的浓度在16～32.01ng/L范围内，平均值为20.9513ng/L。其中，三氯联苯占总量最多，平均为48.28％。多环芳烃的浓度在163.7～209.65ng/L范围内，平均值为185.8473ng/L。其中3环多环芳烃(PAHs)所占比例最大，占总量34.47％。蒽/（蒽+菲）的比值大于0.1，荧蒽/（荧蒽+芘）的比值大于0.5。
　　(2)研究区域悬浮物中多氯联苯(PCBs)的浓度在10.135～19.7925ng/L范围内，平均值为15.7585ng/L。其中，三氯联苯占总量最多，平均为75.24％。多环芳烃的浓度在1117.93～2729.215ng/L范围内，平均值为1863.838ng/L。其中3环PAHs所占比例最大，占总量58.04％。
　　(3)研究区域表层底泥的多氯联苯的浓度在2.1893～4.3597ng/L范围内，平均值为3.551ng/L。其中，三氯联苯占总量最多，平均为64.35％。多环芳烃的浓度在68.014～391.656ng/L范围内，平均值为243.1101ng/L。其中3环PAHs所占比例最大，占总量41.93％。蒽/（蒽+菲）的比值大于0.1，荧蒽/（荧蒽+芘）的比值大于0.5。
　　(4)采煤沉陷水域水体中PCBs的浓度与该水体中的可溶性有机碳(DOC)存在较强的正相关性，水体中可溶性有机碳含量对水体中有机污染物在水相中的分配有很大的影响。PAHs的浓度与该水体中的DOC存在较强的正相关性，说明水体中DOC含量对水体中PAHs的浓度具有一定的作用。
　　(5)采煤沉陷水域底泥中PCBs的浓度与该底泥有机质存在较强的正相关性，且PCBs浓度与底泥有机质成正比关系，底泥有机质含量越高其PCBs含量越高。PAHs的浓度与该底泥有机质存在较强的正相关性，说明底泥有机质的含量对底泥中PAHs的浓度具有一定的影响作用。
　　(6)采煤沉陷水域底泥中PCBs与底泥粒度存在较强负相关性，PAHs浓度也与底泥粒度成存在较强负相关性。说明底泥中POPs含量与底泥粒度成反比关系，底泥粒度大小对底泥中POPs含量影响较大。
　　(7)采煤沉陷水域上层水体中PCBs的浓度与该上层水体对应悬浮物中的PCBs的浓度存在弱相关性，中层水体中PCBs的浓度与该中层水体对应悬浮物中的PCBs的浓度成存在中等的负相关性，底层水体中PCBs的浓度与该底层水体对应悬浮物中的PCBs的浓度存在中等的负相关性。上层水体中PAHs的浓度与该上层水体对应悬浮物中的PAHs的浓度存在中等的负相关性，中层水体中PAHs的浓度与该中层水体对应悬浮物中的PAHs的浓度存在弱相关性，底层水体中PAHs的浓度与该底层水体对应悬浮物中的PAHs的浓度存在中等的负相关性。
　　(8)采煤沉陷水域底泥中PCBs的浓度与该底泥对应底层水体中的PCBs的浓度存在中等的负相关性，底泥中PCBs的浓度与该底泥对应底层水体悬浮物中的PCBs的浓度存在中等的正相关性。
　　(9)采煤沉陷水域底泥中PAHs的浓度与该底泥对应底层水体中的PAHs的浓度存在弱负相关性，底泥中PAHs的浓度与该底泥对应底层水体悬浮物中的PAHs的浓度存在中等的负相关性。

目录

声明

摘要

插图清单

附表清单

1 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 POPs概述

1．2．2 POPs的国内外分析方法研究进展

1．2．3 POPs的分布特征研究

1．2．4 POPs的迁移影响因素研究

1．2．5 POPs的迁移行为研究

1．3 研究目的

1．4 研究内容和技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 研究区概况

2．1 自然地理概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象特征

2．1．3 地形、地貌、地质

2．1．4 水文特征

2．1．5 土壤及植被

2．2 沉陷区概况

3 实验方案

3．1 采样点布设

3．2 样品采集

3．2．1 水样采集

3．2．2 底泥采集

3．3 实验仪器与设备

3．4 质量控制与保证

3．3．1 回收率的检测

3．3．2 平行样品的分析

3．3．3 空白分析

3．3．4 检出限

3．3．5 器皿质量控制

3．5 样品处理与检测

3．4．1 水样的处理与检测

3．4．2 底泥的处理与检测

4 采煤沉陷区水体中POPs的分布特征研究

4．1 PCBs在采煤沉陷区的分布特征研究

4．1．1 水体中PCBs的分布特征研究

4．1．2 悬浮物中PCBs的分布特征研究

4．1．3 底泥中PCBs的分布特征研究

4．2 PAHs在采煤沉陷区的分布特征研究

4．2．1 水体中PAHs的分布特征研究

4．2．2 悬浮物中PAHs的分布特征研究

4．2．3 底泥中PAHs的分布特征研究

4．3 本章小结

5 采煤沉陷区水体中POPs与其理化性质之间的相关性研究

5．1 水体中POPs与水体DOC的相关性研究

5．1．1 水体中PCBs与水体DOC的相关性研究

5．1．2 水体中PAHs与水体DOC的相关性研究

5．2 底泥中POPs与底泥有机质的相关性研究

5．2．1 底泥中PCBs与底泥有机质的相关性研究

5．2．2 底泥中PAHs与底泥有机质的相关性研究

5．3 底泥中POPs与底泥粒度的相关性研究

5．3．1 底泥中PCBs与底泥粒度的相关性研究

5．3．1 底泥中PAHs与底泥粒度的相关性研究

5．4 本章小结

6 采煤沉陷区水域中POPs的跨介质迁移行为研究

6．1 POPs在采煤沉陷水域水相-悬浮相界面的迁移过程

6．1．1 PCBs在采煤沉陷水域水相-悬浮相界面的迁移过程

6．1．2 PAHs在采煤沉陷水域水相-悬浮相界面的迁移过程

6．2 POPs在采煤沉陷水域悬浮相-底泥相界面的迁移过程

6．2．1 PCBs在采煤沉陷水域悬浮相-底泥相界面的迁移过程

6．2．2 PAHs在采煤沉陷水域悬浮相-底泥相界面的迁移过程

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要的科研成果