發(fā)布時間：2020-03-20 01:16

【摘要】： 全氟有機化合物(PFCs)是一類新型的持久性有機污染物(POPs),具有環(huán)境持久性、長距離遷移能力、生物富集、食物鏈積累和生態(tài)毒性特征。經(jīng)過五十多年大量生產(chǎn)和使用,這些物質已廣泛存在于全球生態(tài)環(huán)境之中。由于具有較高的水溶解度和解離度,因而歷史排放的絕大部分此類污染物質蓄積在環(huán)境水體之中。海洋是地球環(huán)境中的主要水體,在此類污染物質的環(huán)境行為過程中具有舉足輕重的作用。由于全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)等PFCs具有表面活性易于在海洋表面吸附和富集,從而使海洋微表層在PFCs海洋環(huán)境行為方面具有特殊重要的作用。一方面富集在微表層中的PFCs有可能是環(huán)境中的一個潛在的再生污染來源。PFCs可能通過水氣界面進入大氣從而實現(xiàn)水氣循環(huán)和大氣遷移傳播;另一方面,微表層又是魚卵的孵化場所和其幼體的棲息地,對海洋生態(tài)系統(tǒng)的再生產(chǎn)過程具有深遠的影響。研究海洋微表層中PFCs的分布問題不僅是了解其環(huán)境分布的重要內(nèi)容,可以為研究其遷移機制和水氣循環(huán)過程提供線索和依據(jù),同時也是進一步開展PFCs海洋微表層污染暴露研究的基礎。 本文通過冬、夏兩季海洋環(huán)境調(diào)查,觀察了此類污染物在微表層中的富集狀況、異構體及同系物的分布特征:通過實驗室模擬,對微表層采樣方法進行了優(yōu)選、對調(diào)查結果進行了驗證;采用表面張力測量方法和經(jīng)典表面吸附熱力學理論,研究了PFOA微表層富集狀況和主要熱力學影響因素。主要研究結果及結論如下: (1)環(huán)境調(diào)查表明大連沿岸海域普遍受到了PFCs的污染。PFOS和PFOA類表面活性污染物在沿岸表層水中的濃度為＜0.10～2.25ng/L和0.17～37.55ng/L。污染水平高于南中國海,與朝鮮沿岸相當,但低于日本沿岸和東京灣。 (2)此類污染物在微表層中存在富集現(xiàn)象,尤其是在近岸點位PFOS的富集倍數(shù)高達23.5-108.6,體現(xiàn)出向海遞減和沿海面分布不均勻的特性。PFOS和PFOA在沿岸表層水中的濃度也普遍高于次表層水中的濃度,表層水與次表層水濃度的比值的平均值分別為1.54和1.42。 (3)對全氟表面活性劑(PFSs)異構體海洋微表層分布狀況調(diào)查表明:PFOS直鏈和支鏈異構體在開闊海域微表層中普遍存在富集現(xiàn)象。在實際海洋環(huán)境中支鏈異構體比直鏈異構體具有更強的富集能力。其在次表層中的濃度比值為0.33～0.76,幾何平均值為0.45;而微表層中監(jiān)測到的比例為0.76～1.99,幾何均值高達1.20。 (4)次表層海水中PFNA與PFOA濃度的比值為0.07～0.26,幾何平均值為0.10。相比較而言,微表層中PFNA與PFOA的比值范圍為0.10～2.0,具有較高的幾何平均值0.33。微表層中的PFOS異構體、PFOA和PFNA同系物的組成特征比例顯著不同于體相海水和其產(chǎn)品中的組分比例。 (5)實驗室模擬發(fā)現(xiàn)玻璃板法和不銹鋼柵網(wǎng)法都可觀察到PFOA在微表層中的富集現(xiàn)象,而且都具有良好的線性。兩種方法觀察到的微表層采樣厚度為50±10um和200um,富集倍數(shù)的幾何均值分別為1.16(r~2=0.987)和5.25(r~2=0.994)。不銹鋼柵網(wǎng)法具有較高的采樣靈敏度和采樣效率,是較玻璃板法更加適宜于PFSs微表層的采樣方法。 觀察發(fā)現(xiàn)磺酸鹽類表面活性劑的富集系數(shù)明顯高于相同碳數(shù)的羧酸鹽。隨著碳數(shù)增加同系物的微表層富集系數(shù)體現(xiàn)出指數(shù)增長趨勢。對PFCs異構體的模擬觀察發(fā)現(xiàn),PFOS支鏈和直鏈異構體在體相溶液中的比值為0.38時,微表層中的比值為1.04。模擬實驗結果驗證了PFOS支鏈異構體比其直鏈異構體具有更高的微表層富集能力這一環(huán)境調(diào)查結論。意味著PFCs支鏈異構體具有隨氣溶膠遷移優(yōu)勢。 (6)表面張力測量方法和經(jīng)典表面吸附熱力學理論分析表明:在實際海洋環(huán)境濃度范圍內(nèi),PFOA的表面吸附狀態(tài)可采用Longmuir極稀溶液表面富集系數(shù)表征。溶液溫度增加時將導致該富集系數(shù)隨之降低;鹽度增加導致該富集系數(shù)隨之增加。而實際環(huán)境水平下的濃度和pH值的變化對其富集影響很小。海洋表層水溫度和鹽度是影響全氟表面活性劑微表層富集狀態(tài)的主要熱力學因素。
【圖文】：

與監(jiān)測結果的對比部開闊海域M一PFOS對LPFOS濃度的比例已在2.4.5節(jié)中詳細敘述到的比值范圍為0.33至0.76，幾何平均值為0.45;而微表層中監(jiān)測到.99，幾何均值高達1.20。模擬實驗中觀察到的PFOS異構體的富集現(xiàn)的分布與環(huán)境調(diào)查的結果相一致，同樣觀察到較高的M-PFOS對L一P層水中M:L一PFOS異構體濃度的比值為0.38;微表層中的比值為1.04證了環(huán)境監(jiān)測結果的正確性。與分析的疏水性有機污染物和表面活性物質會在水氣界面上富集，形成一個層相一海洋微表層。海洋微表層有可能是環(huán)境中一個潛在的再生污染碎時將空氣卷入水中而產(chǎn)生氣泡，，氣泡上升至水面時其氣泡壁與微碎并將微表層中的物質隨氣溶膠顆粒彈射進入空氣之中，通過微表層機污染物可由水體進入大氣遷移傳播。微表層一氣溶膠過程如圖3.9
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X834

【共引文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊永亮;路國慧;楊偉賢;潘靜;谷保佐知;山下信義;林群聲;;沈陽地區(qū)水環(huán)境和生物樣品中全氟化合物的污染分布特征[J];環(huán)境科學學報;2010年10期

2 鞠曉東;;海洋環(huán)境中全氟有機污染物研究的若干進展[J];海洋科學;2010年07期

3 肖洪地,李干佐,隋華,焦風英;新型含硅表面活性劑的制備、性能和應用[J];濟南大學學報;1998年04期

4 崔孟忠;;有機硅表面活性劑及其應用[J];精細與專用化學品;2008年17期

5 ;Perfluorooctane sulfonate (PFOS) and other fluorochemicals in viscera and muscle of farmed pigs and chickens in Beijing,China[J];Chinese Science Bulletin;2010年31期

6 朱友益,沈平平,曲景奎,王國房;三次采油用烷基苯磺酸鹽結構與性能的關系研究[J];石油勘探與開發(fā);2004年S1期

7 劉利;金一和;王烈;于紅瑤;劉薇;于棋麟;王柯;劉冰;王靜;;出生前后全氟辛烷磺酸(PFOS)暴露對大鼠額葉皮質中IGF-Ⅰ、IGF-ⅠR和IGFBP-2 mRNA水平的影響[J];生態(tài)毒理學報;2009年02期

8 劉曉暉;劉冰;金一和;;孕哺期全氟辛烷磺酸染毒對大鼠海馬細胞鈣穩(wěn)態(tài)的影響[J];生態(tài)毒理學報;2011年01期

9 鄭冬梅;孫麗娜;劉志彥;羅慶;;沈陽細河水中多環(huán)芳烴的分布、來源及生態(tài)風險評價[J];生態(tài)學雜志;2010年10期

10 惠曉霞;;表面活性劑在油田上的應用[J];石油學報;1985年03期

相關博士學位論文 前3條

1 宮海東;中國黃海、南海和青島近海表面海水二氧化碳體系的多層研究[D];中國海洋大學;2006年

2 董光輝;全氟辛烷磺酸（PFOS）對小鼠免疫毒性效應研究[D];中國醫(yī)科大學;2009年

3 鮑佳;典型水體沉積物與點源周邊環(huán)境的全氟烷酸類化合物污染現(xiàn)狀及趨勢研究[D];大連理工大學;2010年

相關碩士學位論文 前5條

1 于艷艷;全氟十三酸（PFTriDA）對青溕魚的慢性毒性效應[D];山東師范大學;2011年

2 蔣江巒;廣東三種代表性水體微表層富集作用的比較研究[D];暨南大學;2011年

3 張永;新型有機硅捕收劑對鋁硅礦物浮選性能研究[D];中南大學;2011年

4 劉利;出生前后PFOS暴露對大鼠仔鼠腦組織中IGF-Ⅰ、IGF-ⅠR、IGFBP-2 mRNA和NR2B mRNA及蛋白水平的影響[D];中國醫(yī)科大學;2009年

5 路國慧;沈陽地區(qū)多介質環(huán)境樣品中全氟有機化合物和揮發(fā)性有機污染物分布特征及生態(tài)風險評估[D];中國地質科學院;2009年

本文編號：2591011