基于被动采样技术土壤中有机氯污染物分析研究

摘要

与传统采样监测分析技术相比，被动采样监测技术具有准确度高、更能反映实际情况、操作简单、价钱低廉等无法比拟的优势，被称为“绿色”监测技术，但此技术在中国的实际应用鲜有报道。表层土壤中的有机氯污染物(OCPs)作为一类重要的持久性有机污染物(POPs)，对土壤生物以及人体健康均存在严重的威胁。与其他地域相比，天津土壤中OCPs浓度较高，但文献中的数据均为应用传统采样分析技术而得到的OCPs总浓度，天津土壤中OCPs的生物有效态浓度还未见报道。本研究于2017年分别对天津市典型工业采油区大港和农业区西青2个区县的表层土壤，应用低密度聚乙烯(LDPE)膜被动采样分析技术，检测了2种有代表性的POPs:多氯联苯(PCBs)和滴滴涕(DDTs)的生物有效态浓度，对两种污染物的空间分布、成分组成、污染来源和可能引起的风险做了初步的分析。主要研究结论如下:
　　(1)针对天津的99个表层土壤样品，共检出52种PCBs同系物，土壤孔隙水PCBs浓度和土壤生物有效态PCBs浓度分别为:0.085～0.81μg/L和0.84～8.3μg/kg。大港区PCBs含量高于西青区，两个区土壤孔隙水PCBs浓度与国内外地表水PCBs浓度相比较高，土壤生物有效态PCBs浓度明显低于国内外各地表层土壤中PCBs总浓度。两个区表层土壤中PCBs均呈明显的点源分布特征，工业发达、人口密集地区含量高，主要以三氯和四氯联苯为主，高氯联苯所占比例较低。来源解析显示，大港区PCBs组成与国产PCBs产品相似，西青区PCBs组成可能主要受土壤本身性质和大气沉降影响。
　　(2)大港和西青区表层土壤中生物有效态DDTs浓度范围分别为0.18～12.93μg/kg和nd～89.20μg/kg，呈显著的点源分布特征，农药厂和与DDTs相关的工厂周围含量较高，同时以农业为主的西青区(均值20.23μg/kg)高于以工业为主的大港区(均值2.96μg/kg);在DDT衍生物中PP'-DDT和PP'-DDE浓度较高，约占总量的90％;与20年前相比DDT残留比上升，降解速率变慢。来源分析显示，西青区DDTs主要来自历史残留，而大港区主要来源历史残留，但不能排除有新的DDTs产品输入的可能。
　　(3)对天津市表层土壤中PCBs和DDTs进行生态风险评价和健康风险评价，结果表明:西青和大港表层土壤生物有效态PCBs浓度均小于低毒性效应值ERL。毒性当量计算显示大港和西青表层土壤孔隙水中PCBs毒性当量∑TEQ分别在0～1.753×10-3μg/L和0～0.481×10-3μg/L，同国内外地表水相比较低，但也不能忽视产生风险的可能;DDTs残留水平研究显示，较多样品的生物有效态DDTs浓度超过了低毒性效应值ERL，但多小于高毒性效应值ERM，风险发生概率将处于10％～75％之间，必须予以重视。PCBs和DDTs对成人和儿童的健康风险评价显示，致癌风险指数和非致癌风险指数均在标准值以下，基本不会产生风险。综上所述，对于天津市表层土壤中OCPs的监测与控制仍需加强，防止未来带来更大的生态及健康风险。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

2研究背景

2．1天津市自然概况

2．1．1天津地貌和地质

2．1．2天津市农业概况

2．1．3天津市气候条件

2．1．4天津市水环境概况

2．1．5天津市工业概况

2．1．6天津市主要污染源分布

2．2多氯联苯和滴滴涕概述

2．2．1国内外研究现状

2．2．2多氯联苯的性质、来源和毒性

2．2．3 DDT性质、来源和毒性

2．3污染物定量分析技术

2．4课题来源、研究目的与研究内容

2．4．1课题来源

2．4．2研究目的

2．4．3研究内容和技术路线

3．1研究区域概况

3．2样品采集与保存

3．3实验仪器与材料

3．3．1实验仪器

3．3．2实验材料

3．3．3标准品

3．4样品的预处理和测定

3．4．1样品预处理

3．4．2被动采样技术处理方法

3．5标准曲线的测定与数据处理

3．6质量保证与质量控制

3．7本章小结

4土壤中PCBs残留特征

4．1土壤中PCBs浓度水平

4．2土壤中PCBs空间分布

4．3土壤中PCBs同系物分布特征

4．4土壤中不同氯代PCBs分布

4．5土壤中PCB来源浅析

4．6本章小结

5土壤中DDTs残留特征

5．1土壤中DDTs浓度水平

5．2土壤中DDTs组成及分布

5．3土壤中DDTs来源浅析

5．4本章小结

6．1生态风险评价

6．1．1环境质量标准法

6．1．2毒性当量因子法

6．2健康风险评价

6．2．1长期日摄入量CDI

6．2．1致癌和非致癌风险

6．3本章小结

7．1结论

7．2建议

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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