本文關(guān)鍵詞：飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的時(shí)空分布、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(duì)象,通過對(duì)流域中17個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的監(jiān)控調(diào)查、實(shí)驗(yàn)?zāi)M以及數(shù)值模擬的方法,對(duì)飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的時(shí)空分布,生態(tài)與人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),來源、遷移轉(zhuǎn)化及歸趨過程進(jìn)行了研究�；趯�(duì)13個(gè)省級(jí)監(jiān)測(cè)斷面以及4個(gè)國家級(jí)監(jiān)測(cè)斷面水體中16種多環(huán)芳烴濃度的監(jiān)測(cè)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(gè)水期差別不大;水中總多環(huán)芳烴濃度較高的地點(diǎn)主要出現(xiàn)在伊通河上游的長(zhǎng)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(diǎn)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(shí)地考察以及比值法,我們對(duì)飲馬河流域水體中多環(huán)芳烴的來源進(jìn)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(shí)驗(yàn)?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(jī)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(jī)制,遷移轉(zhuǎn)化的速率呈現(xiàn)季節(jié)性差異。此外,我們對(duì)菲和芘在水體中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制進(jìn)行了研究。底泥吸附菲和芘的動(dòng)力學(xué)過程相似,吸附過程主要受到受擴(kuò)散作用控制,化學(xué)吸附在整個(gè)吸附過程的作用很微弱;而在解析過程中,除了擴(kuò)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(jī)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(dá)到95%以上;其次,利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法,闡述了它們對(duì)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(shí)降低到一個(gè)可以忽略的濃度水平;豐水期,經(jīng)過了250小時(shí),水和底泥中的菲降低到了一個(gè)可以忽略的濃度水平;枯水期,經(jīng)過1000小時(shí),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(shí)降低到一個(gè)可以忽略的濃度水平,而底泥中的芘經(jīng)過250小時(shí)降低到一個(gè)可以忽略的濃度水平;豐水期,經(jīng)過50個(gè)小時(shí),水中的芘降低到一個(gè)可以忽略的濃度水平,底泥中的芘經(jīng)過120小時(shí)降低到了一個(gè)可以忽略的濃度水平;枯水期,經(jīng)過550小時(shí),水中的芘降低到可以忽略的濃度水平,而經(jīng)過了600小時(shí),仍然有芘殘留在底泥中。本研究利用微觀模擬實(shí)驗(yàn)的方法以及皮爾森相關(guān)系數(shù)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(cè)結(jié)果與微觀實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)系數(shù)法對(duì)水體中多環(huán)芳烴的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以及人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià),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(xiǎn);霧開河以及干霧海河監(jiān)測(cè)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(huì)對(duì)人體造成致癌性風(fēng)險(xiǎn);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(xiǎn)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(jī)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X52;X824

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1324170