本文關(guān)鍵詞：飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的時空分布、風(fēng)險評價及歸趨的研究　出處：《東北師范大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：飲馬河流域位于中國吉林省的中部地區(qū),是松花江流域母親河——第二松花江的最大支流,也是當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟约稗r(nóng)田灌溉的主要水源。然而,隨著區(qū)域城鎮(zhèn)一體化、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,生活與工業(yè)廢水、農(nóng)田徑流的排放不斷增加,汽車尾氣以及煤和農(nóng)作物廢棄物燃燒的污染加劇,大大增加了飲馬河流域水體(主要包括水和底泥)受多環(huán)芳烴污染的可能性。因此,本研究以美國環(huán)保署推薦優(yōu)先研究的16種多環(huán)芳烴污染物為研究對象,通過對流域中17個監(jiān)測斷面的監(jiān)控調(diào)查、實驗?zāi)M以及數(shù)值模擬的方法,對飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的時空分布,生態(tài)與人體健康風(fēng)險評價,來源、遷移轉(zhuǎn)化及歸趨過程進行了研究�；趯�13個省級監(jiān)測斷面以及4個國家級監(jiān)測斷面水體中16種多環(huán)芳烴濃度的監(jiān)測結(jié)果,得出以下結(jié)論:飲馬河流域水中多環(huán)芳烴平均總濃度最高的是豐水期,最低的為枯水期;底泥中多環(huán)芳烴平均總濃度最高的為豐水期,但總體來說三個水期差別不大;水中總多環(huán)芳烴濃度較高的地點主要出現(xiàn)在伊通河上游的長春市四化橋區(qū)域以及飲馬河的上游;飲馬河上游底泥中的多環(huán)芳烴總濃度高于其他采樣點將近一倍;低環(huán)的多環(huán)芳烴在水和底泥中的比例最高。通過實地考察以及比值法,我們對飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的來源進行了分析。結(jié)果表明:飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的主要來源為農(nóng)作物廢棄物的燃燒、農(nóng)田徑流、生活以及工業(yè)污水、生活垃圾、汽車尾氣以及工業(yè)廢氣。采用實驗?zāi)M的方法研究了菲和芘在大氣-水-底泥體系中主要的遷移轉(zhuǎn)化機制,結(jié)果表明:底泥的吸附與解析、底泥中的微生物降解作用以及揮發(fā)作用是主要的遷移轉(zhuǎn)化機制,遷移轉(zhuǎn)化的速率呈現(xiàn)季節(jié)性差異。此外,我們對菲和芘在水體中的遷移轉(zhuǎn)化機制進行了研究。底泥吸附菲和芘的動力學(xué)過程相似,吸附過程主要受到受擴散作用控制,化學(xué)吸附在整個吸附過程的作用很微弱;而在解析過程中,除了擴散作用,也包括化學(xué)作用。我們分析了菲和芘在飲馬河流域底泥中微生物降解的機理:首先,篩選出飲馬河流域底泥中降解菲和芘的高效降解菌,芘高效降解菌為芽孢桿菌(Bacillus sp.6A-1)和菲高效降解菌克雷伯氏菌(Klebsiella sp.EP2e),其降解效率均達到95%以上;其次,利用轉(zhuǎn)錄組測序方法,闡述了它們對菲和芘的降解代謝基因途徑。利用馬爾科夫鏈數(shù)值模擬大氣-水-底泥體系中菲和芘分布和歸趨過程,得出的結(jié)果為:平水期,水中初始濃度為500 ng/mL的菲,在水以及底泥中經(jīng)過1000小時降低到一個可以忽略的濃度水平;豐水期,經(jīng)過了250小時,水和底泥中的菲降低到了一個可以忽略的濃度水平;枯水期,經(jīng)過1000小時,90%以上的菲從水中消失,但仍然有31%的菲殘留在底泥中。初始濃度100 ng/mL的芘,平水期,水中的芘經(jīng)過150小時降低到一個可以忽略的濃度水平,而底泥中的芘經(jīng)過250小時降低到一個可以忽略的濃度水平;豐水期,經(jīng)過50個小時,水中的芘降低到一個可以忽略的濃度水平,底泥中的芘經(jīng)過120小時降低到了一個可以忽略的濃度水平;枯水期,經(jīng)過550小時,水中的芘降低到可以忽略的濃度水平,而經(jīng)過了600小時,仍然有芘殘留在底泥中。本研究利用微觀模擬實驗的方法以及皮爾森相關(guān)系數(shù)驗證馬爾科夫鏈在此方面的應(yīng)用性,結(jié)果表明:馬爾科夫鏈模擬水體中菲和芘歸趨過程的結(jié)果與微觀模擬實驗的結(jié)果基本相吻合;皮爾森相關(guān)系數(shù)的結(jié)果證明了馬爾科夫鏈的預(yù)測結(jié)果與微觀實驗的結(jié)果契合度很高;因此可以推斷馬爾科夫鏈數(shù)值模擬水體中菲和芘的分布和歸趨過程是有效而且準(zhǔn)確的。本研究利用了物種敏感度分布法以及人體暴露風(fēng)險系數(shù)法對水體中多環(huán)芳烴的生態(tài)風(fēng)險以及人體健康風(fēng)險進行了評價,結(jié)果表明:飲馬河上游和下游以及伊通河上游水中以及底泥中的總多環(huán)芳烴存在較高的生態(tài)風(fēng)險;霧開河以及干霧海河監(jiān)測斷面水中所研究的多環(huán)芳烴在水中通過直接食用以及皮膚接觸的途徑可能會對人體造成致癌性風(fēng)險;飲馬河流域底泥中多環(huán)芳烴存在的非致癌性以及致癌性人體健康風(fēng)險低。本研究為飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴污染的治理與控制提供了有效的指導(dǎo)信息,為水體中多環(huán)芳烴環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供了科學(xué)依據(jù),為馬爾科夫鏈在數(shù)值模擬有機污染物在多相介質(zhì)環(huán)境中的分布及歸趨過程提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52;X824

【參考文獻】

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本文編號：1324170