光谱参数法快速识别石油烃污染场地水体特征

摘要

水体受石油污染日趋广泛,给人类及生态环境带来严重威胁.快速、准确和可靠地监测水体石油污染状况,对于理解其环境行为和评估人体暴露风险至关重要.石油类组分往往具备较好的光谱响应,然而基于光谱技术快速监测实际石油烃污染水体却鲜有报道.该研究以典型石油污染场地的地下水和地表水为对象,在全面分析水质电导率、总有机碳,Cl-,NO3-,SO2-4,Na+,K+,M g2+,Ca2+,N H4+,挥发性有机物和石油烃C6-C9,C10-C14,C15-C28,C29-C40浓度基础上,对水体样品进行紫外-可见光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱表征,采用多元数据分析手段评估光谱技术在石油污染场地快速识别应用的可能性.结果表明:①紫外-可见光光谱和同步荧光光谱参数表明,污染的地下水中含有大量芳香族化合物,且有机物分子结构复杂,含有大量的羟基、羰基、羧基和酯类等取代基,三维荧光光谱参数表明污染水体中有机物经过了长时间的生物转化,说明污染地下水中有机物稳定性强,降解性差;②三维荧光光谱图表现出Ⅰ和Ⅳ区明显的荧光峰,Ⅴ区存在肩峰的水体主要是苯系物污染,而三维荧光光谱图表现出Ⅱ和Ⅳ区明显的荧光峰,Ⅰ区存在肩峰的水体主要是萘系物污染,三维荧光光谱图表现出Ⅱ区最高荧光峰,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ都存在肩峰的水体主要是萘系物和菲系物污染;③石油烃C6-C9组分浓度可采用紫外-可见光光谱参数S308～363,SUVA254和三维荧光光谱中Ⅰ区体积快速指示,石油烃C10-C14组分和总石油烃(T P H)浓度可采用三维荧光光谱中Ⅳ区体积快速指示,石油烃C15-C28和C29-C40组分浓度可采用三维荧光光谱中Ⅰ区体积快速指示.研究证实利用光谱参数结合多元数据分析可对石油污染水体进行快速识别,为地下水石油污染监测和修复提供了一种全新的快速在线监测分析方法.