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炼油废水中苯系物和多环芳烃的分布规律研究及环境风险评价

张厚勇  
【摘要】: 炼油废水是原油炼制、加工及油品水洗等过程中产生的一类废水,具有污染物的种类多、浓度高、难生物降解和高残留性,对环境的危害大等特点。传统的炼油废水治理工艺多关注COD、BOD、硫化物等常规污染物的去除问题,极少考虑具有“三致”作用的苯系物和多环芳烃。因此,研究苯系物和多环芳烃在废水处理过程中的降解规律及其对地表水环境的影响,对于改进废水处理工艺、保障水环境安全,具有重要的理论和应用价值。 本文全面综述了炼油废水中苯系物和多环芳烃的分析方法、处理工艺以及环境影响的基础上,通过大量的调查研究及现场考察,重点总结分析了我国现有的炼油废水处理工艺,并结合相关的现状监测,掌握了各个处理工艺的效率,确定了监测分析的研究单元。在此基础上,针对炼油废水中苯系物和多环芳烃分析的干扰物质多,分离困难,含量低等特点,重点查阅和全面综述水、污泥、沉积物中苯系物和多环芳烃的分离、纯化、分析技术,详细进行了进样品前处理方法和系统分析条件的优化改进研究,并利用建立的方法分析了炼油废水处理过程中的苯系物和多环芳烃的去除效率及其外排废水的环境风险。其主要研究内容如下: (1)研究建立了用5.0g硅胶柱(20cm×10mm),先用5ml正戊烷洗脱去除含烷烃的杂质组分,再用70ml混合淋洗液(二氯甲烷:正戊烷=2:3(V:V))以2ml/min的速度淋洗,收集此馏分后用旋转蒸发仪浓缩至1.5ml,再用正己烷进行溶剂替换,并用旋转蒸仪进一步浓缩至1ml的前处理方法,并以此为基础进一步建立了炼油废水中多环芳烃的气相色谱/质谱法(GC/MS)。通过改变水浴恒温加热时间的静态顶空样品制备技术,建立了苯系物的顶空气相色谱(GC)测定方法。结果表明研究建立的前处理方法比传统方法灵敏度高,准确度好,16种多环芳烃的回收率在76.3%~129.0%之间,相对标准偏差为1.28%~17.38%;苯系物的回收率在93.5%~103.6%之间,相对标准偏差为2.35%~12.29%。 (2)采用建立的分析方法对炼油废水处理工艺中的苯系物和多环芳烃类污染物进行了定量分析研究,重点研究了6种苯系物和16种优控多环芳烃。研究表明:6种苯系物去除率较高,接近99%;16种多环芳烃总浓度范围在309.2μg╱L~7097.46μg/L之间。以多环芳烃总量变化来看,生化处理能够去除67%、沉淀池能够去除91%和生物活性碳工艺能够去除94%的多环芳烃。该炼油废水处理工艺对多环芳烃去除率范围为65%-99%,16种多环芳烃总量去除率为96%,二环到三环的低环数多环芳烃去除率较低,为85%,四环到六环的高环数多环芳烃去除率较高,为99%,高环数多环芳烃去除效果显著。 (3)通过对小清河中排污口以下等四个监测断面的研究,结果表明多环芳烃在沉积物中,16种PAHs含量范围为2.56~307.62mg/kg,平均含量为19.39mg╱kg;从环数来看,2-4环低环数的PAHs含量较高,最高点为H2,PAHs含量为263.83mg╱kg。多环芳烃在水体中16种PAHs含量范围为46.19~1847.61ng╱L,最高的浓度出现在H2采样点。低环数的PAHs含量较高。根据空间分布规律,参照对照断面,16种PAHs总量呈现下降趋势。从单个组分来看,菲的污染最为严重,接下来是芘、苯并(a)蒽和屈次之。 (4)研究结果表明沉积物中多环芳烃的含量与在水体中多环芳烃的含量和具有大致相同的变化趋势。沉积物TOC含量与PAHs含量存在较好的相关性,TOC含量高的沉积物,其PAHs含量相应较高。TOC含量是影响沉积物中PAHs分布的重要因素。 (5)根据监测得到的分析数据,借鉴国外的环境风险评价指标,对小清河水体和沉积物进行了环境风险评价,统计结果表明,沉积物样品中PAHs含量不仅大于ERL值,而且PAHs含量都大于ERM值,表明小清河已产生一定的负面生态效应,存在一定的高生态风险。


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