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持久性全氟化合物典型污染源环境污染特性研究

王懿  
【摘要】:随着人类社会的发展,越来越多的化合物被人类发现并用于生产生活中,也随着科技的进步,渐渐地发现一些曾经为人类发展带来了便利的化合物,对环境和生态造成了不利的影响,全氟化合物就是其中一类,其造成的污染已成为全球性的环境问题。 在过去60多年里,以全氟辛烷磺酸类化合物(PFOS)和全氟辛酸类化合物(PFOA)为代表的全氟化合物(PFCs),因其独特的疏水、疏油性和化学稳定性,被广泛地应用于多种工业与民用领域的产品生产中,并增长迅速,使得全氟化合物以各种途径进入到环境中。因这类化合物具有难降解性、生物蓄积性和生物毒性,近年来在全世界范围内的各类环境介质(地下水、地表水、海水、饮用水等)、生物体(哺乳类、鱼类、禽类等)和人体(血液、母乳)内都检测到了该种化合物的存在,其已经对生态系统及人类造成了一定的危害。经过多年的研究认证,在2009年5月正式将含全氟辛烷磺酸类(PFOS)物质在内的9种新POPs增列入《斯德哥尔摩公约》,用于限制该类化合物在全球范围内的生产和使用。 目前国内关于全氟化合物的研究主要集中于检测方法的建立和不同水体以及生物内的PFCs污染水平,而对于快速稳定的处理和检测不同环境介质中PFCs的方法还有待完善。同时,对于我国典型企业、流域周边环境介质中PFCs的污染现状和污染特征仍缺乏系统研究,本文在建立快速分析方法的基础上,对典型特征污染源及在相关环境区域进行了采样调查,分析了PFCs的污染特征,并对其溯源进行了分析。 本文建立了一种分析典型PFCs的超高效液相色谱串联质谱仪器方法,通过对比选择了HLB小柱为固相萃取小柱,在pH值为6的条件下,以20%的甲醇水为淋洗液,0.1%的甲酸甲醇溶液为洗脱液的固相萃取法做为环境水体中PFCs的前处理方法,和以甲醇为萃取溶剂,HLB小柱为净化小柱的加速溶剂萃取法做为环境土壤及沉积物中PFCs的前处理方法。结果表明所得的方法的检出限和回收率达到了分析环境样品的要求。 分别对作为典型污染源的湖北省某化工厂、长江江苏段和江苏省南京市区的周边环境介质中全氟化合物的污染特性做了调查研究,得出以下结论: (1)典型企业是环境介质中PFCs最直接的来源之一,PFOS为湖北省某化工厂周边环境介质中主要的PFCs污染物,PFOS的浓度范围环境水体中在2.52-16.22μg/L之间,环境土壤中在52.62-1757.79ng/g (dw)之间,次级PFCs污染物不同介质有所不同,在环境水体中为全氟己基磺酸盐(PFHxS)和全氟丁基磺酸盐(PFBS),环境土壤中为全氟辛酸(PFOA)和全氟己基磺酸盐(PFHxS).在该典型点源的周边环境介质的研究中,点源和采样点的距离与检出全氟化合物的总量间存在着明显的负相关性,且该点源的特性直接影响周围环境介质PFCs的污染特征。 (2)长江江苏段是点源到线源的延伸,长江江苏段不同环境介质中主要PFCs染物均为PFOA,次污染物水体中为PFBS,沉积物中为PFOS.环境水体PFCs的总浓度介于9.91~33.14ng/L之间,沉积物中PFCs的总浓度介于0.12~0.68ng/g(dw)之间。在对不同时期长江流域江苏段周边环境介质中全氟化合物的分析发现,流域的水量与流速对环境介质中PFCs的总浓度变化趋势有明显的影响,且水体与沉积物的变化趋势相反。江苏省南京市区地表水体中最主要的PFCs污染物为PFOA检出浓度在4.72~44.03ng/L之间,其次的主要水体污染物为PFBS和PFHpA,PFOS和PFNA居于其后。在该区域的地表水体研究中发现,几种主要的全氟化合物最高值均出现在与居民生活区较近的采样点,推测人类的生活污水,是南京市区地表水体中全氟化合物的主要来源之一。 本论文的研究结果有助于我国相关部门掌握国内典型企业、流域、区域周边环境介质中PFCs的污染现状和趋势,结合分析点、线、面之间的关系有助于尽快摸清全国区域内全氟化合物的污染状况并找出污染源头。可以为相关的环境风险评价和管理条例的制订提供科学依据;为PFCs污染源进行长期监测提供理论和数据支持,为降低点源周边PFCs污染对环境生态系统造成的潜在威胁做出贡献。


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