芜湖市沉积物-水体PAHs扩散行为研究

为研究芜湖市不同功能区景观水体多环芳烃（PAHs）在沉积相-水相之间的扩散行为,于2017年2月选择芜湖市25处景观水体采集沉积物和水样品,对美国环保署（EPA）列为优先控制污染物的16种PAHs进行检测,运用逸度方法、响应系数进行分析.分别考虑有机碳（OC）、BC_CTO（化学热氧化法测定的黑碳）和BC_Cr（湿化学氧化法测定的黑碳）在不同浓度（实测值、最低值、平均值、最大值）情况下对PAHs在沉积相-水相间扩散的影响.结果表明,中低环（2~4环）PAHs表现出向水相扩散,沉积物作为PAHs的二次污染源,高环（5~6环）PAHs表现出向沉积相扩散,沉积物作为PAHs的汇;随着OC和黑碳（BC）含量的增加,PAHs倾向于向沉积相扩散,且倾向程度是BC_Cr > BC_CTO > OC,表明BC在PAHs的沉积物-水扩散过程中起重要的作用.响应系数结果表明中低环PAHs的逸度分数（ff）对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较弱,高环PAHs的ff对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较强,且敏感度强弱依次是BC_Cr > BC_CTO > OC.沉积相-水体的扩散过程研究揭示了PAHs在水环境中迁移扩散的重要机理,可为环境污染的科学治理提供依据.     

外秦淮河疏浚后底泥中多环芳烃分布特征及其变化

利用GC-MS对外秦淮河疏浚后3个月及6个月采集的13个底泥样品中16种优控多环芳烃(PAHs)进行了分析.结果表明,疏浚后3个月底泥中PAHs含量较低,疏浚后6个月PAHs含量明显上升,说明疏浚对减少水体底泥污染确实有效果,但保持时间不长,经过一段时间的沉积和富集后污染物含量会发生回复现象,外源输入和河道沉积物内源释放对疏浚后新生表层底泥PAHs含量有较大的贡献. 草场门和集庆门河段处底泥中PAHs含量较高. 底泥中的PAHs以4～6环高分子量的PAHs为主,低环PAHs所占比例春季比冬季高. 根据PAHs中特殊组分(菲/蒽和荧蒽/芘)比例(w(Phe)/w(An), w(Flu)/w(Pyr))判断外秦淮河表层底泥中的多环芳烃主要来源为石油产品燃烧.      

基于逸度方法评价巢湖流域PAHs在水体-沉积物间扩散过程

沉积物是污染物的一个重要汇区,同时亦可作为二次污染源释放污染物,因此,研究污染物在沉积物-水体界面的扩散过程对认识污染物的环境归趋及其迁移扩散具有重要意义.先前的研究结果表明,巢湖流域沉积物中高浓度多环芳烃(PAHs)来源于历史上工业废水排放,并且整个流域呈显著的空间差异性,但上层水体中PAHs浓度较为均匀.因此,有理由假设这些污染物在巢湖流域水体-沉积物间扩散交换呈明显的空间差异:即受工业废水污染的沉积物可能成为水体中PAHs的二次污染源,而其它区域沉积物则可能是这些污染物的重要汇.然而对于这些问题的研究目前仍然处于空白.本研究利用49个采样点的数据,通过逸度扩散模型,分别计算水体和沉积物中17种PAHs的逸度(f),并进一步计算它们的逸度分数(ff)值,依此全面认识这些污染物在水体-沉积物间的扩散趋势.结果显示,PAHs的ff值随环数增大而减小,即环数越高的PAHs越倾向于从水体向沉积物扩散.其中,低环(2~3环)PAHs和五环苝(Per)的ff均值都大于0.9,表示其从沉积物向上层水体扩散.多数采样点中、高环(4~6环)PAHs的ff值介于0.1~0.9,表示处于交换平衡,但受工业影响区域则呈现从沉积物向水体扩散的趋势.以Per和苯并[g,h,j]苝(BghiP)为例深入讨论了两种不同来源PAHs在巢湖流域水体-沉积物间扩散的差异性.对于Per而言,ff值空间差异较小,其普遍从沉积物向水体释放,说明沉积物-水体间扩散过程是上层水体中自然来源Per的重要来源.对于BghiP而言,ff值存在明显的空间差异性,受工业污染严重的地区,PAHs更易于从沉积物向水体扩散,而其它区域,BghiP则普遍处于平衡态甚至从水体向沉积物汇集.碳黑能促使PAHs向沉积物扩散,对PAHs的扩散有重要影响,且对高环(5~6环)PAHs扩散的影响更明显.当沉积物中碳黑含量为有机碳含量10%时,巢湖流域一半以上区域的PAHs扩散方向发生了改变.     

广州饮用水水源地多环芳烃分布、来源及人体健康风险评价

饮用水源水体中残留微量多环芳烃(PAHs)对人体健康存在危害.以广州饮用水水源地为研究对象,采集广州部分水厂水源水体及底泥样品,考察了样品中16种PAHs含量及分布,采用美国环保署(USEPA)的RAGS风险评估模型,对水体中PAHs人体健康风险进行了评估.结果表明,广州饮用水水源地水体中PAHs的质量浓度未超过相应的水质标准限值,水体悬浮颗粒物和底泥中ΣPAHs含量处于低至中等水平.水源地水体PAHs暴露的单项非致癌风险指数和总非致癌风险指数均小于1,非致癌风险可以忽略.水源地水体PAHs单项致癌风险和总致癌风险在5. 53×10~(-7)～5. 34×10~(-6),可能存在致癌风险但低于最大可接受风险水平.水源地PAHs为混合型污染源输入,包括石油泄漏、石油燃烧和木材、煤以及生物质的不完全燃烧.水体中PAHs与底泥中PAHs含量密切相关,PAHs在两相间的分布存在平衡分配.     

基于原位被动采样技术研究巢湖沉积物和水体中PAHs的垂直分布及其界面交换

沉积物-水体界面处分子扩散是污染物的一个重要地球化学过程,也是判断沉积物是否为上层水体中污染物汇或源的主要依据.本研究利用低密度聚乙烯膜(LDPE)为吸附相的原位被动采样器,同步确定了巢湖西半湖南淝河入湖口处不同深度的上层水体和沉积物孔隙水中13种多环芳烃(PAHs)浓度,并计算了它们在沉积物-水体界面的分子扩散通量.结果表明,3种性能参考化合物(PRCs)在上层水体中的解析速率较沉积物孔隙水中大,相应地,水体中LDPE膜对PAHs的吸附速率高于沉积物孔隙水.水体中13种PAHs总浓度(130～250 ng·L~(-1))低于沉积物孔隙水(180～253 ng·L~(-1)),且均以低环PAHs为主.2～3环PAHs浓度在上层水体中无明显的垂直变化,但4～6环PAHs浓度呈现随深度增加而降低的趋势.沉积物孔隙水中PAHs浓度的垂直变化规律反映了历史强排放过程.研究区域PAHs在沉积物-水体界面的交换通量变化范围为-384～1445 ng·m~(-2)·d~(-1),除Flu和Pyr外,其它PAHs均从沉积物向水体释放,反映了底部沉积物是上层水体中PAHs的重要二次污染源.     

焦化厂土壤和地下水中PAHs分布特征及其污染过程

以煤炭为原料的焦化厂是环境中PAHs的主要人为污染源. 针对US EPA(美国国家环境保护局)优先控制的16种PAHs,对苏南某生产历史长达16 a、面积为44.58×104 m2的焦化厂土壤样品中的w(PAHs)以及地下水样品中的ρ(PAHs)进行了分析,并采用统计学方法对PAHs的分布规律进行了研究. 结果表明:表层土壤中除二苯并[a,h]蒽外,其他15种PAHs均被检出;w(2~3环PAHs)平均值占w(∑PAHs)平均值的92.6%,明显高于w(4~6环PAHs). 地下水中只检出强亲水性的萘、二氢苊、苊、芴、菲、蒽等6种低环PAHs,但未迁移至厂外. 厂区内土壤和地下水中PAHs污染均具有典型的区域分布特征,并且均为化厂车间最严重. 土壤防污性能的差异使PAHs在3.0 m黏土层〔K_y(垂向渗透系数)=1.28×10-8 cm/s〕中富集. 高环PAHs主要与有机质结合以固相迁移,因w(TOC)随深度增加而下降,部分高w(高环PAHs)点位土壤有机质吸附过饱和,未被吸附的高环PAHs向深层迁移至5.0 m含水层顶板,但因强疏水性未进入7.0 m含水层. 强亲水性低环PAHs以溶解态迁移进入含水层,但因地下水流动缓慢(流速为3.71×10-6 cm/s),PAHs污染区仅集中在化厂车间及其附近区域.      

鞍山市大气PM10中多环芳烃(PAHs)的污染特征及其来源

2005年3月和8月在辽宁省鞍山市8个采样点采集PM₁₀样品,用液相色谱-质谱法分析了PM₁₀上负载的11种多环芳烃(PAHs),并探讨了其分布特征和来源.结果表明:鞍山市PM₁₀中ρ(PAHs)时空变化特征显著,冬季高于夏季,且工业区PAHs污染最严重;在PAHs中4环以上的组分占主导,冬季ρ(4环PAHs)较高,而在夏季ρ(5～6环PAHs)较高.运用比值法和主成分分析法对PAHs来源进行分析,发现冬季的主要污染源为燃煤排放、机动车尾气排放和炼钢工业排放;夏季主要污染源为燃煤排放、机动车尾气排放、生物质燃烧排放和炼钢工业排放等,来源较冬季复杂.机动车尾气排放对PAHs的贡献在2个季节都较为明显,冬季燃煤排放的贡献比重明显增加.      

三峡库区典型消落带冬季多环芳烃大气-植物/土壤交换过程与通量

三峡大坝每年周期性“蓄水-放水”，形成水位落差巨大的消落带，库区内污染物环境地球化学行为随之发生变化.以冬季淹没期消落带多环芳烃为研究对象，采集成对大气（n=16）、植物（n=12）和土壤样品（n=12），采用气相色谱/质谱法（GC/MS），分析USEPA 16PAHs浓度水平，解析来源，估算大气-地表、大气-植物等多介质交换通量.结果表明：大气、土壤和植物中PAHs浓度为5.65~13.47ng/m³、70.86~135.44ng/g和78.23~1084.72ng/g，平均值分别为（8.58±2.78） ng/m³、（90.10±22.18） ng/g和（360.36±309.54） ng/g.大气中PAHs以2~3环为主（62.3%），植物中PAHs以3~4环为主（73.7%），土壤中PAHs以3环和5环为主（52.1%）.特征分子比值法揭示煤、生物质燃烧是植物PAHs的主要来源，以石油为主的化石燃料燃烧是大气和土壤PAHs主要来源.“一室模型”表明，植物吸收PAHs的主要途径为植物-气相之间动态平衡限制下的气沉降.“逸度模型”表明，3环和4环PAHs气-土交换通量分别为-19.20和-0.14，主要是从土壤向大气挥发，5~6环PAHs气-土交换通量为0.89，主要是由大气向土壤沉降.大气中颗粒态PAHs干沉降通量为293.35~833.61ng/m²·d，平均值为517.82ng/（m²·d），以5~6环（59.02%）为主.本研究探讨了冬季PAH多介质交换过程，揭示了植物和土壤对于不同单体的吸收和沉降角色，为进一步研究库区不同季节PAH环境地球化学循环提供基础数据.     

再悬浮过程中河流底泥PAHs的迁移与释放

利用再悬浮模拟(particle entrainment simulator,PES)装置模拟了河流底泥在受到上层扰动力后的再悬浮过程.结果表明,沉积物性质如粒径组成及PAHs含量对沉积物再悬浮过程中PAHs的释放影响显著.再悬浮过程中上覆水体总悬浮颗粒物(total suspended solids,TSS)含量与颗粒态PAHs之间存在极显著相关关系.切应力对再悬浮过程中PAHs释放的影响体现在两方面.一方面,单位体积的颗粒态PAHs随切应力增大而增大;另一方面,悬浮颗粒上PAHs的富集效应随切应力增大而减弱,是由于切应力强烈导致吸附作用弱的大颗粒进入水体.上覆水体中的PAHs总量在一段时间上升后于120 min或240min趋于稳定,而颗粒态与溶解态之间具有良好响应.高低环PAHs释放行为差异显著,由于中高环PAHs的疏水性,上覆水体中检测到的多为3~4环个体.     

滴水湖及其水体交换区沉积物和土壤中PAHs的分布及生态风险评价

采用GC-MS联用技术分析了滴水湖及其水体交换区23个表层沉积物和土壤中16种多环芳烃(PAHs)的含量,探讨其分布特征及来源并对其生态风险进行评价.结果表明,滴水湖沉积物中16种PAHs含量范围是11.49~157.09 ng·g-1,平均含量为66.60 ng·g-1,湖区沉积物中PAHs含量比入湖区低,但比出湖区高.湖区外的沉积物和土壤中PAHs组成主要以中、高分子量PAHs(4环、5~6环)为主,而湖区内表层沉积物中PAHs组成则以低分子量PAHs(2~3环)和高分子量PAHs(5~6环)为主.通过特征化合物分子比值法、主成分分析及多元线性回归模型判源,表明湖区外沉积物和土壤中PAHs来源主要为燃烧源,而湖区内沉积物中PAHs来源为燃烧源和石油类产品泄漏的混合来源.生态风险评价显示,滴水湖及其水体交换区沉积物和土壤中PAHs生态风险较低.     

基于逸度方法的辽东湾海水-沉积物中多环芳烃扩散行为

为研究辽东湾PAHs（多环芳烃）在海水-沉积物之间的扩散行为,于2014年5月对辽东湾14个采样点海水和沉积物中的16种PAHs进行了调查研究,并采用逸度方法、变异系数、响应系数等统计和计算方法对研究结果进行分析.结果表明:辽东湾海水中ρ（∑PAHs）和沉积物中w（PAHs）的平均变异系数分别为0.25和0.39,属于中等变异,高分子量PAHs的变异系数高于低分子量PAHs;利用ff（逸度分数）评估PAHs在海水-沉积物间的扩散行为,Nap（萘）、Acp（苊）和Fl（芴）表现出从沉积物向海水释放,沉积物是二次释放源;Ace（二氢苊）、Phe（菲）、An（蒽）、Flu（荧蒽）、Pyr（芘）、BaA（苯并[a]蒽）、Chr（?）在海水-沉积物之间接近平衡状态,5环和6环PAHs则表现出从海水向沉积物沉降富集,沉积物是汇;有机碳和碳黑是影响PAHs在沉积物和海水之间扩散的重要参数.研究显示,7种潜在致癌PAHs[BaA、Chr、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）、BaP（苯并[a]芘）、InP（茚并[1,2,3-cd]芘）和DbA（二苯并[a,h]蒽）]海水-沉积物之间的扩散行为可能受到陆源排污和海上石油开发活动的影响.      

多环芳烃在岩溶地下河表层沉积物-水相的分配

利用实测老龙洞地下河水中和沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的实际浓度,获取了溶解相-沉积物中PAHs的分配系数Kp值.研究了老龙洞地下河PAHs在水相和沉积物中的质量浓度变化及其在水相和沉积物间的分配.研究结果表明水相和沉积物中PAHs质量浓度分别为81.5~8 089 ng·L-1,平均值(1 439±2 248)ng·L-1和58.2~1 051 ng·g-1,平均值(367.9±342.6)ng·g-1;PAHs组成均以2~3环为主,但沉积物中明显富集高环PAHs.沉积物-水相Kp值分布在55.74~46 067 L·kg-1范围内,随PAHs环数的增加而增大.沉积物-水相中实测的有机碳分配系数(lg Koc)大部分高于预测值上限,PAHs强烈吸附在沉积物上.lg Koc与正辛醇-水分配系数(lg Kow)呈较好的线性自由能关系(R2=0.75),但其斜率小于1,推测地下河沉积物对PAHs化合物的吸收能力较差.     

基于逸度方法分析大连湾海域PFASs在海水-沉积物界面的扩散趋势

研究污染物在沉积物-水界面的扩散趋势对于开展其环境风险评估具有重要作用。本研究基于大连湾海域海水和沉积物样品中全氟烷基化合物（PFASs）的含量数据,应用变异系数（C_v）分析了浓度分布的空间变异程度,应用逸度分数（ff）分析了PFASs在沉积物-水界面扩散趋势,应用响应系数（RC）分析了有机碳含量对扩散趋势的影响。结果表明:大连湾海域海水和沉积物中9种PFASs的总浓度均为中等变异;在沉积物中的浓度空间差异略大,可能受历史排放污染物残留及污染事故的影响。在海水-沉积物界面扩散过程中,全氟烷基磺酸类和全氟烷基羧酸类化合物呈现相同的扩散特性,总体表现为ff值随PFASs链长的增加而逐渐降低的趋势。短链PFASs在大连湾海域倾向于存在于水体中,而长链PFASs倾向于扩散到沉积物中。有机碳是影响PFASs在沉积物-水界面扩散趋势的重要参数,且对长链PFASs的影响更明显。全氟辛烷磺酸作为一种持久性有机污染物在大连湾海域中主要处于平衡状态。     

固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.     

Sedimentary record of polycyclic aromatic hydrocarbons in Lake Erhai, Southwest China

The temporal distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was investigated in a sediment core from Lake Erhal in Southwest China using gas-chromatography/mass spectrometry (GC/MS) method.The total organic carbon (TOC) normalized total PAHs concentrations (sum of US Environmental Protection Agency proposed 16 priority PAHs) ranged from 31.9 to 269 μg/g dry weight (dw),and were characterized by a slowly increasing stage in the deeper sediments and a sharp increasing stage in the upper sediments.The PAHs in the sediments were dominated by low molecular weight (LMW) PAHs,suggesting that the primary source of PAHs was low- and moderate temperature combustion processes.However,both the significant increase in high molecular weight (HMW) PAHs in the upper sediments and the vertical profile of diagnostic ratios pointed out a change in the sources of PAHs from low-temperature combustion to high-temperature combustion.The ecotoxicological assessment based on consensus-based sediment quality guidelines implied that potential adverse biological impacts were possible for benzo(ghi)perylenelene and most LMW PAHs.In addition,the total BaP equivalent quotient of seven carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (BaA,CHr,BbF,BkF,BaP,DBA and INP) was 106.1 ng/g,according to the toxic equivalency factors.Although there was no great biological impact associated with the HMW PAlls,great attention should be paid to these PAH components based on their rapid increase in the upper sediments.     

长江武汉段不同粒径沉积物中多环芳烃（PAHs）分布特征

将采自长江武汉段的沉积物湿筛分成5个粒径的组分（>200 μm,200～125 μm,125～63 μm,63～25 μm,<25 μm）,分别测定其中多环芳烃(PAHs)的含量.结果表明,不同粒径沉积物中PAHs组成基本相同,均以3环以上PAHs为主,但是∑PAHs浓度相差很大,范围为26.1～7 135.9　ng/g.其中,>200　μm沉积物中∑PAHs浓度最高,为7 135.9 ng/g;63～25　μm沉积物中∑PAHs浓度最低,为26.1　ng/g.占沉积物38.6%质量分数的<25　μm沉积物富集了沉积物中约75%的∑PAHs.总有机碳是影响PAHs在不同粒径沉积物中分布的主要因素,不同粒径沉积物中PAHs与总有机碳呈显著正相关（p<0.01）.此外,有机质类型、结构也是影响PAHs在不同粒径沉积物中分布的重要因素.     

DDTs在海河干流市区段沉积物/水间迁移行为研究

于2007年8月~2008年3月对海河干流表层水和沉积物中滴滴涕(DDTs)污染状况进行了采样调查.结果表明,海河干流水体DDTs含量为6.88~78.82 ng/L(均值28.54 ng/L),表层沉积物中DDTs含量为5.82~45.5 ng/g(均值21.55 ng/g),表层水和表层沉积物中DDTs主要成分分别为p,p-′DDT和p,p-′DDE.利用稳态非平衡逸度模型计算了p,p-′DDT在海河干流沉积物/水间迁移和分布,模型结果用现场实测浓度进行验证,计算值与实测值吻合很好.模型参数灵敏度分析进一步表明,生物降解速率常数、污染物在悬浮颗粒物/水间分配系数以及水体颗粒物沉降通量是影响p,p-′DDT在沉积物/水间迁移过程的主要因素.