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)境中不斷地揮發(fā)、沉降、再揮發(fā)，從而進行長距離遷移，導致其在全球各區(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今環(huán)境科學領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)風險評價及污染治理提供科學依據(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四種異構體以及滴滴涕(2，2-bis(4-Chlorophenyl)-1，1，1-trichloroethane，DDT)的主要異構體及衍生物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數(shù)的判斷標準，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準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級標準，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)量標準值的一級，本部校區(qū)樣點的滴滴涕含量超過一級標準，滿足二級標準，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