【摘要】：藥物、個人護理品、食物添加劑、雌激素等,這些生物活性較高、但目前仍然未得到有效管理或普遍控制的一類有機污染物,通常將其統(tǒng)稱為“新型有機污染物(Emerging Organic Contaminants, EOCs)"。EOCs在環(huán)境中廣泛存在,并且某些化合物在水環(huán)境中呈現(xiàn)假持久性、痕量、高生態(tài)風險等特點。本研究選取了近年來消費量較大、環(huán)境毒性較高的42種藥物(如抗生素、環(huán)境內(nèi)分泌干擾物等)作為EOCs的代表性物質(zhì),以長江口濱岸水體(即潮間帶上覆水)為研究區(qū)域,詳細闡述了研究區(qū)水體中EOCs的時空分布特征及污染特性。同時,采用切向超濾系統(tǒng)(CFUF)對水體中的膠體進行分離,并重點研究了長江口濱岸水體(包括典型污染源水體及河口濱岸水體)中膠體對EOCs的賦存、分配、光降解等環(huán)境行為的影響,分析了膠體理化性質(zhì)、不同分子量膠體對EOCs賦存行為的影響機制,為水環(huán)境中EOCs的污染防治提供重要科學依據(jù)。 長江口濱岸水體中的溶解氧(DO)、溶解性有機碳(DOC)均存在明顯的季節(jié)變化特征,與溫度間存在顯著負相關(guān)關(guān)系。四季長江口濱岸水體中的DOC含量、超濾水(1kDa)中有機碳含量(UOC)、膠體中(1kDa-1μm)有機碳含量(COC)分別為：0.4-12.8mg/L、0.3-9.5mg/L0.1-1.9mg/L。以2011年10月長江口濱岸水中膠體(1kDa-1μm)為研究對象,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)膠體粒徑及電位分別為454-1610nm、-6.5～-16.5mV,并且二者之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系(R=0.94,P=0.001)。膠體形態(tài)多為不規(guī)則的球形、纖維狀或針狀,還包括兩面凹的細胞形態(tài),以及各類形態(tài)的聚合體。研究還發(fā)現(xiàn),水體鹽度對膠體性質(zhì)具有重要影響,與膠體粒徑、電位、重要熒光團(類絡氨酸TYLIS、類色氨酸TYLIS、類腐殖質(zhì)HULIS)的熒光強度間均存在顯著相關(guān)關(guān)系。 本研究除選取長江口濱岸自然水體為研究對象外,還重點研究了河口區(qū)的典型污染源水體。由于污水處理廠污水、上游農(nóng)牧業(yè)污水是長江口濱岸EOCs污染的重要來源,因此本研究以上海市某污水廠進水和出水、典型畜牧區(qū)受污染河流水體為研究對象,將污水中的膠體按分子量大小進一步分離為300kDa·1μm、10-300kDa、5-10kDa、1-5kDa等幾個組分,其COC含量依次為2.1-6.3mg/L、0.4-2.2mg/L、0.2-1.5mg/L、0.03-0.4mg/L,可以看出COC含量主要集中于300kDa-1μm粒徑范圍,并且與膠體濃度間存在顯著正相關(guān)關(guān)系。與長江口濱岸水體不同,并未發(fā)現(xiàn)典型污染源水體各組分的膠體粒徑與電位間存在顯著相關(guān)關(guān)系。其形態(tài)結(jié)構(gòu)多為不規(guī)則細小顆粒組成的空間片狀、支鏈狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。典型污染源水體的單個顆粒粒徑大都小于5nn2,以畜禽養(yǎng)殖污水膠體的顆粒粒徑偏高,但其異質(zhì)性較小。熒光指數(shù)結(jié)果說明典型污染源水體總體屬于本地陸源有機質(zhì),且隨膠體中類絡氨酸、類色氨酸熒光強度的增加,HIX指數(shù)減小、BIX指數(shù)增加,腐質(zhì)化程度降低。 以2011年10月長江口濱岸水體為例,分析了長江口濱岸地區(qū)EOCs的分布特征和污染特性。研究表明,其EOCs含量為LOQ-89.1ng/L,所選42種EOCs中,化合物檢出率約為70%,以甲砜霉素(TAP)、氟甲砜霉素(FF)、磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲惡唑(SMX)、磺胺二甲嘧啶(SMT)、雙氯芬酸鈉(DCF)、對乙酰氨基酚(PRCT)等7類化合物的含量占主導,氯霉素類、磺胺類、消炎鎮(zhèn)痛類藥物分別占EOCs總含量的4.7-27.0%、4.0-54.4%、14.3-66.2%�？股丶按萍に氐募竟�(jié)變化特征均以1月份含量最高,這主要與冬季較低的水溫及水流有關(guān)�？股丶按萍に氐目臻g變化均以河流交匯處的吳淞口(WSK)、瀏河口(LHK)采樣點的含量較高,其中白龍港(BLG)的抗生素含量亦較高,說明上游污染物輸入和污水處理廠排放是這些采樣點EOCs含量較高的主要原因。相關(guān)分析結(jié)果表明,DOC含量是其水體EOCs含量的一個重要影響因子。研究區(qū)水體中大部分化合物的風險值(RQ)均低于低風險臨界值0.01,但部分采樣點的磺胺吡啶(SP)、SMX.吲哚美辛(IDM)含量對水蚤具有中等風險,部分采樣點的SD. SMX、SMT、4-叔辛基苯酚(OP)、PRCT、地西泮(DZP)含量對水蚤或魚類具有低風險影響。 前期研究已表明膠體是水環(huán)境中EOCs的一個重要的“匯”,本研究亦發(fā)現(xiàn)此規(guī)律。經(jīng)過計算,長江口濱岸水體中的膠體對水體中EOCs的貢獻率可達42.3%,并且雌激素、消炎鎮(zhèn)痛類污染物的貢獻率相對較高,所選化合物的有機碳歸一化膠體/水分配系數(shù)(logKcoc值)均值為5.75-7.80。相關(guān)分析結(jié)果說明,膠體對EOCs的賦存分配的環(huán)境行為與其粒徑、電位、類腐殖質(zhì)等因素有關(guān),而這些膠體的性質(zhì)又進一步受水體鹽度的影響,由此說明河口區(qū)水體鹽度對EOCs在膠體賦存、分配等環(huán)境行為方面具有重要意義。 相比河口區(qū)濱岸水中膠體,長江口典型污染源水中膠體附存EOCs的能力明顯降低,這是因為自然水體中小分子量膠體的比例較高,且小分子量膠體對EOCs的賦存能力較強。研究發(fā)現(xiàn),典型污染源水體中大部分化合物隨分子量增大logKcoc值逐漸減小(Kcoc-1Kcoc-5Kcoc-10Kcoc-300),這可能與小分子量膠體中有機碳的組成、結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。而膠體中EOCs的絕對含量主要以10-300kDa分級較高,1-5kDa分級較低,說明膠體濃度也是改變水環(huán)境中EOCs賦存分配的因素之一。二者的綜合效應導致了不同分級膠體對EOCs的貢獻率相差不大,大部分化合物的膠體貢獻率為小于30%。相關(guān)分析結(jié)果表明,各分級膠體的logKcoc值與化合物的logKow值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,說明膠體與污染物間的疏水性分配是主導EOCs賦存分配的重要控制因子。而隨腐殖化程度的增加,各分級膠體中一些EOCs的logKcoc值、絕對含量、貢獻率亦呈增加趨勢,說明膠體的熒光特性亦能影響EOCs的賦存與分配。 同時,本研究還對EOCs的光降解影響因素進行了初探,并重點探究了紫外光、天然膠體對EOCs光降解的影響。結(jié)果表明,大部分化合物在紫外光中的降解明顯大于非紫外光。膠體對EOCs光降解的影響與膠體組成、含量均有關(guān),并隨膠體污染源的不同而不同�？傮w來說,超濾水、過濾水對EOCs的光降解起促進作用,膠體濃縮液起抑制作用。污水廠出水對大部分化合物的光降解起促進作用,養(yǎng)殖區(qū)污水起抑制作用。
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X52
【圖文】：

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本文編號：2749706