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湖泊中典型持久性有毒污染物分布与来源及生态风险评价

罗哲  
【摘要】:本文依托国家科技基础性工作专项重点项目“品典型湖泊有毒有害化学和水环境调查(2015FY110900)”,较全面地研究了梁子湖及丹江口水库等长江中下游地区典型湖泊水体及沉积物重金属、PAHs及OCPs的分布特征、来源及生态风险。建立了可统一快速检测水体和沉积物样品中的多环芳烃以及有机氯农药的检测方法,同时通过正交实验,优化了水体和沉积物样品前处理方法:对于水样,采用以C18做SPE柱,体积比1:1的二氯甲烷/正己烷为洗脱剂的SPE前处理方法;对于沉积物样,采用以非极性的PDMS萃取纤维,60℃/60min条件SPME前处理方法,可较好提取及回收湖泊水样及沉积物中的44种化合物,标样的相对标准偏差保持在20%以内,同时回收率在73.68%~119.24%之间,满足检测质量控制要求。依据梁子湖及丹江口水库现有水域面积及地形条件,在库区采用方格网布点法、河道采用等距离布点法分别得到梁子湖采样点15个,丹江口水库采样点22个,于2019年及2020年两次采集水样、沉积物样进行检测分析。结果表明,两湖(库)重金属、多环芳烃及有机氯农药含量总体较低,跟标准限值及国内其它水环境检测值相比无特别超标元素。同时水体各指标检出情况较沉积物低,且含量显著低于沉积物,沉积物是各湖泊典型PTS的主要蓄积库,且为水体污染物的主要释放源。通过箱体分布图及地统计分析GIS图对梁子湖及丹江口水库重金属、多环芳烃及有机氯农药的分布进行分析,结果显示2019年-2020年两年内湖泊水体污染物呈现重金属含量整体较上年下降、多环芳烃含量整体较上年上升,而有机氯农药则存在因主成分降解,同分异构体比例波动情况。地统计分析GIS图显示污染存在点源及面源分布两种特点,以点源分布为主。污染物分布集中在支流入库口及库区中心地带,同时沿岸居民聚集地区有污染转移现象,污染基本为外来汇入,且支流汇入影响较大。通过主成分分析法、特征比值法、同分异构比值法分别对梁子湖及丹江口水库重金属、多环芳烃及有机氯农药的沉积物进行来源识别,结果显示两座湖(库)沉积物重金属均以天然地球化学来源为主,部分样点受到金属冶炼的人为来源影响,人为来源主要随支流携带入湖泊;多环芳烃均以化石燃料燃烧来源为主,沿岸山林农田区域有木材、煤燃烧来源可能,部分支流入湖处样点显示有石油排放源;梁子湖及丹江口水库沉积物BHCs、DDTs、硫丹类、氯丹类OCPs均以历史排放残留为主,且有逐步降解的现象,OCPs富集在湖泊中央以及沿岸靠农田山林的区域。通过沉积物质量基准法及潜在生态风险指数法对梁子湖及丹江口水库沉积物PTS进行生态风险评估,两座湖(库)沉积物PTS整体风险主要受OCPs类化合物影响:重金属整体风险均为低微状态,其主要风险元素为As及Pb、Zn及Cu,未来风险管控中需要关注沿岸居民区的生产生活排放问题;多环芳烃整体风险基本为低微状态,其主要风险元素为Nap、Flo及Phe,未来风险管控中需要关注沿岸燃烧烟气及燃油排放问题;有机氯农药整体风险基本为中等及严重状态,其主要风险元素为γ-BHC,OCPs生物毒性系数大,环境允许容量低,整治难度也较大,未来风险管控中需要尤其注意其生物蓄积影响以及外来输入控制。


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