蘭州地區(qū)典型持久性有機污染物環(huán)境行為初探.pdf

1、持久性有機污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)是一類具有難降解性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性的天然或人工合成的有機物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境存在著嚴(yán)重的威脅，POPs排放到環(huán)境中后，會在環(huán)境中各介質(zhì)或不同介質(zhì)之間經(jīng)歷各種遷移轉(zhuǎn)化行為，這些行為過程對POPs的區(qū)域環(huán)境歸趨及其人體暴露風(fēng)險具有重要的影響作用。
　　 POPs的半揮發(fā)性使其易從土壤、水體揮發(fā)到大氣環(huán)境中，并以蒸氣形式存在于空氣

2、中或吸附于大氣顆粒物上；POPs所具有的難降解性，使其一旦排到環(huán)境，能在環(huán)境介質(zhì)中滯留較長的時間。POPs的上述兩種特性，使其可以在環(huán)境中不斷地?fù)]發(fā)、沉降、再揮發(fā)，從而進行長距離遷移，導(dǎo)致其在全球各區(qū)域環(huán)境介質(zhì)中的廣泛存在。了解人類所處環(huán)境受POPs的污染狀況、各種環(huán)境介質(zhì)中POPs的污染濃度水平特征和分布規(guī)律，分析各種環(huán)境介質(zhì)中POPs的污染來源、遷移過程及遷移能力是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的熱點和難點研究問題。
　　 蘭州位于中國半

3、干旱地區(qū)，常年有沙塵暴現(xiàn)象發(fā)生，且有著特殊的氣象和地理條件，典型POPs在蘭州地區(qū)的環(huán)境行為特征還有待揭示。做為典型POPs的有機氯農(nóng)藥(Organochlorine Pesticides，OCPs)曾在蘭州地區(qū)被大量使用，且近期的研究表明環(huán)境介質(zhì)中還存在這些農(nóng)藥殘留。蘭州重工業(yè)的發(fā)展、大量化石燃料的燃燒等都使得蘭州地區(qū)典型POPs多環(huán)芳烴、二惡英等污染物的排放顯著增加。本文以幾種典型POPs作為目標(biāo)化合物，研究了其在蘭州地區(qū)環(huán)境中的大

4、氣、土壤污染濃度水平、氣-土交換特征、長距離遷移和環(huán)境總持久性等環(huán)境行為，擬為半干旱的蘭州地區(qū)典型POPs的生態(tài)風(fēng)險評價及污染治理提供科學(xué)依據(jù)。
　　 研究方法及內(nèi)容：
　　 采集蘭州地區(qū)冬、春和夏季的大氣樣品和不同土地利用類型的表層土壤，分析總懸浮顆粒物(Total Suspended Particulate，TSP)濃度水平、大氣和土壤中OCPs六六六(1，2，3，4，5，6-hexachlorocyclohexan

5、e，HCH或BHC)的α、β、γ和δ四種異構(gòu)體以及滴滴涕(2，2-bis(4-Chlorophenyl)-1，1，1-trichloroethane，DDT)的主要異構(gòu)體及衍生物4，4'-DDE、2，4'-DDT、4，4'-DDD和4，4'-DDT的含量及其季節(jié)變化趨勢、大氣中氣態(tài)和顆粒態(tài)間的分配特征，利用滴滴涕和其主要衍生物之間的比例關(guān)系初步解析土壤中滴滴涕的源匯情況，通過與文獻資料中的數(shù)據(jù)比較，分析近年來蘭州地區(qū)大氣和土壤中六六六和

6、滴滴涕濃度水平的變化趨勢，并與國內(nèi)外城市相比該研究區(qū)域大氣和土壤的污染程度；采用逸度的概念及逸度商和逸度分?jǐn)?shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，初步研究蘭州地區(qū)六六六和滴滴涕在氣-土間的交換狀態(tài)，并討論了采用逸度商作為判斷標(biāo)準(zhǔn)所存在的不確定性或潛在誤差；借助TaPL3模型研究蘭州地區(qū)典型POPs(2，3，7，8-TCDD、γ-HCH、BaP、HCB和p，p'-DDT)的長距離遷移潛力和環(huán)境總持久性及兩者之間的關(guān)系，并與國外的同類研究結(jié)果進行了比較，以2，3，7

7、，8-TCDD為例，對模型的關(guān)鍵參數(shù)和輸出結(jié)果的不確定性進行研究。
　　 研究結(jié)論：
　　 (1)蘭州地區(qū)大氣中六六六和滴滴涕的濃度水平與文獻數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，近年有較大幅度降低，與國內(nèi)其他城市冬季和春季大氣中的六六六和滴滴涕含量的比較，蘭州市大氣中六六六和滴滴涕的污染處于中下等級水平，大氣受污染程度較輕。在采集的24個大氣樣品中，有10個可以滿足大氣總懸浮顆粒物TSP環(huán)境質(zhì)量2級標(biāo)準(zhǔn)，樣品的平均TSP質(zhì)量濃度為426μg/

8、m3除了β-HCH外，其它幾種污染物六六六及滴滴涕(α-HCH、γ-HCH、δ-HCH、2，4'-DDT、4，4'-DDE、4，4'-DDD和4。4'-DDT)的氣態(tài)濃度水平都是隨著季節(jié)的更替而變化，氣態(tài)濃度依次按冬季、春季和夏季增大，即隨溫度的升高而含量增加，表現(xiàn)出大氣濃度對溫度的依賴性。三個季度大氣中六六六和滴滴涕均主要以氣態(tài)形式存在，氣態(tài)含量平均占了大氣總含量的85％。
　　 (2)蘭州地區(qū)2009年大部分土壤中六六六和滴

9、滴涕的平均含量滿足土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值的一級，本部校區(qū)樣點的滴滴涕含量超過一級標(biāo)準(zhǔn)，滿足二級標(biāo)準(zhǔn)，說明自禁止使用六六六和滴滴涕以來，土壤中的殘留量已經(jīng)變的較低。其他城市相比，土壤中滴滴涕和六六六的殘留量較低。由3月和6月的樣品分析結(jié)果：土壤中六六六和滴滴涕含量的變化沒有很明顯的季節(jié)性。研究的6個樣點中，有3個點的p，p'-DDT/p，p'-DDE比值大于1，其中安寧區(qū)河灣村苗圃的p，p'-DDT/p，p'-DDE的比值最大，推斷該點可能存

10、在禁用后新施用滴滴涕的可能。2009年蘭州地區(qū)土壤中六六六的殘留量較1982年下降了1-3個數(shù)量級，部分污染物較2004年也有所下降。
　　 (3)蘭州地區(qū)典型POPs氣-土交換研究表明：4，4'-DDD表現(xiàn)為從大氣中向土壤凈沉降，土壤從大氣中吸收該污染物；δ-HCH的氣-土交換已經(jīng)達到或接近平衡狀態(tài)；其余六種污染物(α-HCH、β-HCH、γ-HCH、2，4'-DDT、4，4'-DDE和4，4'-DDT)有明顯偏離氣-土平衡狀

11、態(tài)的趨勢，推測其氣-土交換狀態(tài)是從土壤向大氣中的凈揮發(fā)，即土壤為源。
　　 (4)蘭州地區(qū)典型POPs長距離遷移潛力(Long-Range Transport Potential，LRTP)和環(huán)境總持久性(Overall Persistence，Pov)研究結(jié)果表明：2，3，7，8-TCDD、γ-HCH、BaP、HCB和p，p'-DDT通過大氣的特征遷移距離(Characteristic Travel Distance，CTD)

12、分別為126、934、117、13307和122km，在大氣中的總停留時間分別為1421、1082、1413、3949和1387d；通過水體的CTD分別為6633、119000、16249、16658和20667km，在水體中的總停留時間分別1584、1551、2711、4428和3988d；污染物的LRTP和Pov沒有直接的聯(lián)系；2，3，7，8-TCDD在大氣中的CTD的分布比其在水體中的CTD分布更集中，在大氣和水體中的總停留時間的