黄河流域不同季节水相、沉积物和土壤中多环芳烃分布、来源和风险评价

摘要

随着黄河流域沿岸经济的不断发展，持久性有机污染物日益受到人们的关注，本文以23种多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)为目标污染物，首次从源头至入海口对黄河流域水体、沉积物及土壤中多环芳烃的种类、含量进行了研究，全流域共设39个采样点。揭示了近年来黄河全流域多环芳烃残留规律，并对受到强致癌性污染和高风险性的采样点地区进行具体来源分析，以便从源头对多环芳烃的输入进行有效控制。结果如下:
　　(1)对黄河全流域39个国控断面采样点中水、沉积物和土壤中PAHs检测结果表明:黄河流域春秋季水相中总多环芳烃∑23PAHs(6种致癌性多环芳烃∑6carPAHs)总浓度范围分别为51.84～1941.29ng/L(4.85～1122.67ng/L)和1.20～802.13ng/L(0～101.52ng/L);沉积物中春秋季∑23PAHs(∑6carPAHs)总浓度范围分别是14.09～1004.08ng/g(1.39～134.05ng/g)和10.01～2429.70ng/g(16.93～171.92ng/g);沿岸土壤中春秋季∑23PAHs(∑6carPAHs)总浓度范围分别是18.22～867.55ng/g(24.73～370.54ng/g)和3.53～1097.23ng/g(53.6～582.01ng/g)。由此可知，黄河流域不同季节三相介质中总多环芳烃与致癌性多环芳烃分布相关性较高，沉积物中PAHs含量高于土壤（干重）;甘肃段和河南段PAHs含量远远高于黄河流域平均PAHs浓度;水相、沉积物和土壤中PAHs平均含量与国内外不同河流相比处于中等偏低的水平，但高污染风险的地区需重点控制以防恶化。
　　(2)分别用比值法、主成分分析法和PMF模型法对黄河流域春秋季不同介质中PAHs的输入源进行比较分析，以便有关部门从源头对多环芳烃污染进行控制。结果表明:春秋季水相中主要污染源分别为石油、煤焦油直接污染和煤炭、木材的燃烧;黄河春秋季沉积物相中多环芳烃主要来源分别为煤、木材的燃烧和石油、煤及木材的不完全燃烧;黄河沿岸土壤中春季PAHs的主要污染源为有机质、木材与煤的燃烧;秋季的主要来源为木材与煤的燃烧。由此可见黄河流域不同季节不同介质间PAHs来源也不同，主要是由PAHs的理化性质决定的。而水相、沉积物和土壤中主要污染来源都包括煤和木材的燃烧，可见需从该两方面入手来控制黄河沿岸PAHs向环境中的输入。
　　(3)分别用毒性当量法、熵值法和健康风险评价方法对黄河流域三相中多环芳烃进行生态风险评价，结果表明:春秋季水相中致癌性危险高的采样点分别为贵德（甘肃）、三门峡（河南）、西师（河南）、民和（甘肃）、石嘴山（内蒙）和高村（山东）;春秋季分别有12.5％和15％采样点的苯并[a]芘超过中国地表水标准限值。水相中PAHs的风险普遍存在，尤其是对水中昆虫幼虫风险极大。黄河流域春秋季沉积物中致癌性PAHs浓度高的地区分别都为西师（河南）和黑石关（河南）;而土壤中春秋季致癌性较高的地区分别为黑石关（河南）、青铜峡（内蒙）、享堂（甘肃）和新城桥（甘肃）。由此可见黄河流域河南段风险高于其他地区，河南省为农业和工业大省，粗放式排放造成了黄河河南段PAHs高残留和高风险。健康风险评价分析表明三种暴露途径对人类风险大小顺序为经口误食＞皮肤接触＞呼吸摄入;春秋季分别有53％和55％的采样点会通过误食途经对沿岸儿童造成高风险，17.5％和25％的采样点会经皮肤暴露对沿岸儿童造成一定致癌风险。因此要减少高风险采样点源头排放并加强对沿岸儿童的保护。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．1．1 多环芳烃的理化性质

1．1．2 多环芳烃的来源和毒性

1．2 国内外污染现状

1．2．1 水和沉积物中多环芳烃的研究进展

1．2．2 土壤中多环芳烃研究进展

1．3 数据分析方法

1．3．1 源解析方法

1．3．2 PAHs风险评价方法

1．4 研究目的和意义

1．5 研究内容和技术路线

2．1 研究区域概况

2．2 样品的采集

2．3 实验试剂及仪器

2．3．1 实验试剂

2．3．2 实验仪器

2．4 多环芳烃的测定

2．4．1 样品的预处理

2．4．2 测定方法

2．4．3 质量保证和质量控制

2．5 本章小结

3 黄河流域春秋季水体和沉积物中多环芳烃的分布

3．1 黄河流域春秋季水体中多环芳烃的分布

3．1．1 水相中PAHs的含量和空间分布

3．1．2 水相中PAHs的组成特征

3．1．3 水体中PAHs的浓度与国内外河流比较

3．2 黄河流域春秋季沉积物中多环芳烃的分布

3．2．1 沉积物中PAHs的含量及空间分布

3．2．2 沉积物中PAHs的组成特征

3．2．3 沉积物中PAHs的浓度与国内外河流比较

3．3 PAHs来源分析

3．3．1 特征比值法

3．3．3 主成分分析

3．3．4 PMF模型法

3．4 本章小结

4 黄河流域春秋季土壤中多环芳烃的分布

4．1 黄河流域春秋季土壤中多环芳烃的分布

4．1．1 土壤中PAHs的含量及空间分布

4．1．2 土壤中PAHs的组成特征

4．1．3 土壤中PAHs的浓度与国内外研究比较

4．2 土壤中PAHs来源分析

4．2．1 特征比值法

4．2．2 主成分分析

4．2．3 PMF模型法

4．3 本章小结

5 黄河流域PAHs风险评价

5．1 PAHs的毒性效应及风险评价方法

5．2 两季水相中PAHs的风险

5．2．1 毒性当量法计算不同季节水相中PAHs风险

5．2．2 风险熵值法(RQ)计算不同季节水相中PAHs生态风险

5．3 毒性当量法计算不同季节沉积物中PAHs风险

5．4 两季土壤中PAHs的风险

5．4．1 毒性当量法计算不同季节土壤中PAHs风险

5．4．2 土壤健康风险评价模型

5．5 本章小结

结论

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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