南极气溶胶有机分子组成与来源解析及九龙江河口持久性有机污染物研究

来源 :自然资源部第三海洋研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caochenshu
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本论文共分两大部分。第一部分依托中国南极科学考察站,于2015年2月~12月在长城站和中山站分别采集大气气溶胶样品,分析该区域大气气溶胶的有机分子组成、浓度变化及来源等特征。主要研究的有机化合物包括脂肪族类化合物(正构烷烃、脂肪醇和脂肪酸)、糖类化合物、甾醇类化合物、木质素及树脂产物、极性有机酸(芳香酸和多元酸)、邻苯二甲酸酯、生物源二次有机气溶胶示踪物和多环芳烃等。采用有机溶剂萃取-衍生化-GC/MS联用技术,对气溶胶样品进行了分析,测定其中11类100余种有机化合物浓度,长城站气溶胶中有机化合物总检出浓度为0.1996~107.7089 ng m-3,平均值7.1688 ng m-3,中山站浓度范围0.2858~60.9206 ng m-3,平均值11.6327 ng m-3。除正构烷烃和邻苯二甲酸酯外,长城站各类有机化合物总量和平均值均低于中山站。脂类化合物(正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇)是科考站气溶胶中主要有机化合物,其次为糖类、甾醇类和邻苯二甲酸酯类,木质素和树脂产物、极性有机酸和生物源二次有机气溶胶示踪物相对含量最低。利用分子标志物结合主成分分析方法对有机物来源进行探讨,结果表明,海洋及微生物来源是科考站大气气溶胶中有机化合物的主要来源,相对贡献占总有机物来源的1/2。各来源贡献大小依次为海洋及微生物来源>高等植物蜡来源>石油等化石燃料燃烧来源>陆生初次来源>草、木等生物质燃烧源>二次氧化来源。不同时期科考站有机气溶胶来源贡献也不相同,T1~T3期间海洋及微生物来源、高等植物蜡来源和陆生生物源为主要来源。T4期间正值南极科考登陆,石油等化石燃料燃烧成为科考站气溶胶中有机化合物的主要来源,贡献高达70%,表明人为活动对南极大气环境的重要影响。本研究结果将为南极大气污染分子组成及来源解析提供科学依据,为南极有机气溶胶研究提供重要信息。本论文第二部分研究九龙江河口沉积物及水体溶解态中典型持久性有机污染物(POPs)的污染特征。于2019年1月19日和2月22日两次对九龙江河口进行定点采样,以多环芳烃(PAHs)、有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)三类典型持久性有机污染物为研究对象,讨论了其在该流域河口不同站位的浓度分布特征与组成差异,对污染物可能的来源进行探究。在此基础上,分析了污染物的在不同环境介质间的浓度与分配情况,并对其可能的影响因素进行分析,对污染物在水环境中潜在的健康风险以及沉积物可能造成的生态风险进行评价。得出的主要结论如下:(1)九龙江表层水体中溶解态OCPs的总浓度范围为1.90~82.58 ng L-1(平均值为30.75 ng L-1),28种PCBs总浓度为0.71~61.46 ng L-1(平均值17.99 ng L-1),ΣPAHs浓度范围38.49~755.19 ng L-1,平均浓度1月份高于2月份。与该流域历史数据相比,ΣPAHs浓度逐年降低,但与国内外其它港湾及流域相比依然处于较高水平。(2)沉积物样品中,18种PAHs在各采样点1月份浓度范围为10.09~2388.46ng g-1,平均浓度688.85 ng g-1,2月份浓度范围为268.13~823.20 ng g-1,平均浓度528.41 ng g-1。1月各站位平均浓度大于2月,各采样站点浓度呈现上游高于下游的趋势,最大点出现在河流交汇处,河口入海处PAHs浓度明显下降。28种PCBs在各采样点沉积物中1月份浓度为1.18~12.25 ng g-1(平均值6.15 ng g-1),2月份浓度2.60~11.07 ng g-1(平均值5.21 ng g-1)。PCB77和PCB81平均浓度最高,其次为PCB52和PCB114,PCB8、PCB105、PCB169、PCB180和PCB195含量最低。20种OCPs在沉积物中1月份浓度范围为0.80~31.23 ng g-1(平均值10.51 ng g-1),2月份浓度为2.09~17.46 ng g-1(平均值6.72 ng g-1)。(3)九龙江水体溶解态PCBs以六氯取代为主,二氯、三氯和四氯取代次之,沉积物中主要为四氯取代,其次为五氯和六氯取代。水体中各类OCPs均以早期残留为主,沉积物中硫丹可能存在新的污染物输入。PAHs各组分在水体中以二环和三环为主,四环次之,五环及以上仅有个别站位检出,其来源主要为燃烧源,尤以石油类化石燃料燃烧为主。沉积物中PAHs则以煤及生物质燃烧来源为主。(4)九龙江河口水体中污染物浓度与盐度呈负相关,与叶绿素含量呈明显正相关。与该地区历史数据相比污染物浓度逐年下降但相对其它港湾仍处于较高水平,其水质就OCPs而言,符合国家海水水质一级标准,PCBs浓度则远超美国水环境评价标准。各POPs在沉积物中总体生态风险较低,唯有p,p’-DDT在河口上游和西溪与南溪交汇处浓度较高,可能对水生生物产生一定负面影响。
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