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沉积物孔隙水中疏水性有机污染物生物有效浓度及通量

朱腾义  
【摘要】:疏水性有机污染物(Hydrophobic Organic Contaminants,HOCs)具有致癌、致畸和致突变性,对生物体危害较大。而HOCs易在土壤和河、湖沉积物中累积,了解和评价沉积物孔隙水中疏水性有机污染物通量及其生物有效性,是一项非常重要的基础工作。本文以美国印第安纳州大卡鲁梅河(Grand Calumet River, Indiana, USA)哈蒙德段为研究对象,利用渗流仪(Seepage Meter)测定该河段沉积物-水界面渗流速度,通过间接法确定了沉积物-水界面的HOCs浓度,从而估算出沉积物孔隙水中HOCs通量,同时分析了气体通量、沉积物-水界面渗流速度与疏水性有机污染物通量及其生物有效性的相关性。主要内容和结果如下:在分析建立渗流仪(Seepage Meter)中热脉冲与河流水环境温度之间的关系模型基础上,对渗流仪进行了优化设计和参数校正,野外现场测定了美国大卡鲁梅河哈蒙德段沉积物-水界面的渗流速度。以63种HOCs为目标化合物,利用十二烷基聚氧乙烯醚作为介质,通过测定HOCs在低密度聚乙烯膜(Low Density Polyethylene, LDPE)和表面活性剂水溶液中的分配系数KPE-mic(测定时间3周以内),进而建立了HOCs在LDPE和水中的分配系数KPE-w的计算公式,成功解决了LDPE法测定时间长(半年至一年)的问题。本文的测定和计算相结合间接法结果与文献报道的直接测定法得到的KpE-w值基本一致。设计了一种简易的原位沉积物孔隙水HOCs采样器,并利用该装置测定出LDPE上的HOCs质量,通过相应的KpE-w值计算出河沉积物孔隙水中HOCs生物有效性浓度,结合已测定的沉积物-水界面渗流速度,估算出该河段沉积物-水界面的污染物通量。为沉积物毒性的测定和生物有效性的评估提供了一种简便可行的方法。测定了大卡鲁梅河水-气界面气体通量,发现气体通量高相对应位置的沉积物-水界面的HOCs通量大;通过分析不同水位高度和温度条件下气体通量与沉积物孔隙水中污染物浓度关系,构建了气体通量计算模型。研究成果为开展河流沉积物内源污染监测和治理提供了重要的基础资料。


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