石油開采區(qū)多環(huán)芳烴多介質(zhì)環(huán)境行為及其生態(tài)風險研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，未來石油供需矛盾突出，我國勢必要動用更多的陸地石油地質(zhì)儲量以提高原油產(chǎn)量，這無疑會導致石油開采區(qū)逐步向低豐度、低滲透率、低產(chǎn)能貧礦或尾礦儲量的石油資源地區(qū)轉(zhuǎn)移，由此將引發(fā)更多的累積污染和更嚴峻的石油開采生態(tài)風險。對此，查明石油開采污染源頭、掌握石油開采產(chǎn)生的典型污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其生態(tài)風險效應，將會為減少源頭污染、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，以及污染治理與控制提供科學依據(jù)。陸地石油開采過程中產(chǎn)生的多環(huán)芳烴（Polycycl

2、icaromatichydrocarbons，PAHs）等污染物通過輕烴揮發(fā)、落地原油、含油廢水排放等方式進入到大氣、水體、土壤等多介質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中，勢必會對石油開采區(qū)及其周邊環(huán)境產(chǎn)生無法忽視的生態(tài)影響。然而，現(xiàn)有研究多為針對石油開采污染物對水體、土壤或沉積物單一環(huán)境介質(zhì)污染規(guī)律、機理研究，且對風險評價過程中存在的不確定性通常采用概率分析方法進行表征，而針對污染物在石油開采區(qū)多介質(zhì)環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及生態(tài)風險評價，并采用多種不確定性表征方法

3、對生態(tài)風險評價中存在的不確定性進行綜合定量表征的研究成果較少。本論文對選定的典型陸地石油開采區(qū)PAHs多介質(zhì)環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、源解析進行了初步研究，研究了土壤介質(zhì)中PAHs時空分布規(guī)律，評價了土壤污染現(xiàn)狀，揭示了土壤發(fā)光菌毒性與污染物來源間的關系，評價了研究區(qū)域內(nèi)PAHs的動態(tài)綜合生態(tài)風險，并建立了定量表征生態(tài)風險評價過程中多種不確定性的方法。
　　通過對研究區(qū)域多介質(zhì)環(huán)境（大氣、水、土壤、沉積物）建立穩(wěn)態(tài)、動態(tài)及區(qū)間動態(tài)多介質(zhì)逸

4、度模型，研究陸地石油開采區(qū)PAHs多介質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化、歸趨及源解析等環(huán)境行為。研究結果表明，石油開采過程中產(chǎn)生的PAHs多以落地原油形式進入環(huán)境系統(tǒng)，并以土壤中降解為主要輸出途徑，土壤介質(zhì)是PAHs的主要歸宿。多介質(zhì)環(huán)境中PAHs的苯環(huán)構成結構研究表明，空氣相中多為大于4環(huán)的PAHs，水中多為2-3環(huán)PAHs，土壤中多為3環(huán)PAHs，沉積物中多為3-4環(huán)PAHs?；诒狙芯块_發(fā)的區(qū)間動態(tài)多介質(zhì)逸度模型，對1985-2010年間PAHs動態(tài)源

5、解析結果表明，大氣和土壤介質(zhì)中PAHs的主要來源是高溫燃燒，而水和沉積物介質(zhì)中PAHs的主要來源是生物質(zhì)和煤的燃燒。同時，隨著陸地石油開采強度的不斷增大，PAHs的來源逐漸傾向于石油源的釋放。
　　研究表明，土壤介質(zhì)是PAHs的主要歸宿。因此，本研究應用主成分分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等方法建立不同來源PAHs土壤發(fā)光菌生物毒性神經(jīng)網(wǎng)絡模型對土壤生物毒性進行源解析，并對不同來源PAHs對生物毒性的貢獻進行定量表征。模型模擬結果顯示，不同P

6、AHs來源對土壤生物毒性的貢獻分別為:交通源占13.2％、石油源占37.4％、煤燃燒占36.0％、焦油源占13.4％。此外，基于土壤介質(zhì)實際采樣測試分析結果，對土壤介質(zhì)中PAHs的空間分布規(guī)律及污染等級進行評價，確定影響土壤PAHs污染等級的因素包括井場落地油情況、開采量、開采年限及其周邊環(huán)境因素（植被狀況、土壤類型等）等。計算得到研究區(qū)域內(nèi)重污染、中污染及輕污染采樣點分別占8.02％，8.02％和2.29％。
　　本研究以區(qū)間動

7、態(tài)多介質(zhì)逸度模型模擬結果為基礎數(shù)據(jù)，結合模糊理論、概率分析等不確定性表征方法，通過構建模糊的環(huán)境質(zhì)量標準和模糊的健康風險判定標準，構建基于區(qū)間動態(tài)多介質(zhì)逸度模型的動態(tài)多介質(zhì)生態(tài)風險評價方法框架，并利用所建方法對1985-2020年間研究區(qū)域內(nèi)的PAHs進行動態(tài)多介質(zhì)綜合生態(tài)風險評價。評價結果顯示，NAP和ANY具有最高的環(huán)境質(zhì)量風險，均達到中等風險或低．中風險。進一步將環(huán)境質(zhì)量風險評價結果與PAHs源解析相結合可以看出，本文研究區(qū)域中環(huán)

8、境質(zhì)量風險主要來自石油開采和焦炭。此外，1985-2020年間16種PAHs人體健康風險評價結果表明NAP和4環(huán)以上PAHs具有較高的人體健康風險，主要來自人體對土壤介質(zhì)的暴露(＞90％)，包括土壤攝食(35％)，吸入土壤顆粒(35％)，皮膚接觸土壤(25％)。最后，通過構建模糊規(guī)則庫，對研究區(qū)域內(nèi)PAHs綜合生態(tài)風險水平進行表征，NAP、BaA、CHR、BbF、BkF、BaP、IPY和DBA具有“非常高”綜合生態(tài)風險，應采取全部可能的