（环境工程专业论文）巢湖西半湖水体中有机污染物监测及污染现状的研究.pdf

巢湖西半湖水体中有机污染物监测及污染现状的研究 摘要 巢湖地处长江和淮河两大河流之间，是我国著名的五大淡水湖之一，由于 流域内独特的自然生态环境特征，巢湖单位湖泊容积中接纳废水量位居五大淡 水湖泊之首，湖泊呈严重富营养化状态，直接影响了沿湖人民饮水安全以及工 农业生产和旅游业的发展，也使巢湖富营养化问题受到国内、国际上的广泛关 注。研究者围绕引起蓝藻爆发的富营养化进行了大量的研究工作；对于有机物 污染，特别是持久性有机污染物，近几年也己引起研究者的注意，作为有机物 污染物中重要的组成部分，多环芳烃( p a h s ) 以其潜在的毒性、致癌性及致畸 诱变作用，通过生物累积及食物链的传递放大，给生物体、生态环境和人体健 康带来极大危害而引起了各国环境科学家的极大重视，了解有机污染物在环境 中的来源、分布、归宿及去除问题，己成为当今环境科学研究领域的热点。国 家环境保护部在2 0 0 7 年对主要水体的挥发、半挥发性有机污染物做了大规模的 调查，从2 0 0 8 年开始，对饮用水源地水体的挥发、半挥发性有机污染物中特定 项目的前3 5 项，要求每月监测、报告，对于有机污染物特定项目的全项6 7 项， 要求每年监测报告。本文对巢湖西半湖中挥发、半挥发性有机污染物及多环芳 烃，以s 1 7 4 0 8 b q 1 挥发性有机物混合标准、s 一1 7 4 0 8 a q 1 半挥发性有机物混 合标准和美国国家环保局8 3 1 0 方法中的化合物作为研究的目标污染物，对其污 染现状进行了监测分析研究，并对污染来源作了初步探讨。 l 、水体挥发、半挥发性有机污染物中，二氯甲烷、三氯甲烷、苯系物和酞 酸酯类检出率比较高，甚至达到1 0 0 ，硝基苯、苯并芘和其它卤代烃有少量检 出。挥发性有机物的浓度都较低，低于g b3 8 3 8 2 0 0 2 集中式生活饮用水地 表水源地特定项目标准限值。本文研究的酞酸酯的目标化合物：邻苯二甲酸二 丁酯和邻苯二甲酸二辛酯检出率1 0 0 ，最大质量浓度接近地表水源地特定项目 标准限值。 2 、多环芳烃在所检样品中都有检出，沉积物中含量较高，特别是南淝河断 面和南淝河入湖区，其总量在各样本中的浓度范围：水样3 2 2n g l - - - - 1 4 6 9 n g l ，水生生物4 3 2 2 7ug k g ，底质中0 7 0 2 9 5 2 1 9m g k g ：南淝河断面 沉积物中3 0 6 1 m g k g ，该断面受到较严重的多环芳烃污染，这反映了南淝河水 体质量受到p a h s 的影响，而南淝河水体质量又直接影响到巢湖的水环境。水样 中以2 环的p a h s 为主，底质中以3 5 环的p a h s 为主，致癌风险较大的5 环 p a h s 在底质中各点都有检出。巢湖西半湖受到石油输入和煤、石油、木材及有 机高分子化合物的不完全燃烧，即热解成因的复合p a h s 污染，主要入湖河流周 边冶金、化工行业、水上运输及生活排污产生的污染物应该是p a h s 的主要来源。 关键词；巢湖西半湖挥发、半挥发有机污染物多环芳烃 污染现状 3 s t u d yo no r g a n i cm o n i t o r i n ga n dp o l l u t i o ns i t u a t i o n o ft h ew e s t e r n h a l fo fc h a o h ul a k e a b s t r a c t c h a o h ul a k e ，l o c a t e db e t w e e nt h ey a n g t z er i v e ra n dh u a i h er i v e r ，i sf a m o u s f o ro n eo ft h el a r g e s tc h i n e s ef r e s h w a t e rl a k e s d u et ot h eb a s i n su n i q u en a t u r a l e n v i r o n m e n t a lf e a t u r e s ，t h ew a s t ew a t e rp e ru n i tv o l u m eo fc h a o h ul a k ei sm o r e t h a nt h eo t h e rf o u rf r e s h w a t e rl a k e s w i t hs e r i o u se u t r o p h i c a t i o n ，i th a sd i r e c t l y a f f e c t e dt h ew a t e rs e c u r i t yo fi n h a b i t a n t sa n dd e v e l o p m e n to fi n d u s t r y ，a g r i c u l t u r e a n dt o u r i s m ，w h i c hh a sa t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o nf r o mh o m ea n da b r o a d t h e r e s e a r c h e rh a sc a r r i e do u tag r e a td e a lo fr e s e a r c hc e n t e r i n go nt h eb l u ea l g a eb l o o m a n de u t r o p h i c a t i o n ，a n do r g a n i cp o l l u t a n t s ，e s p e c i a l l yp e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s h a v eg o ta t t e n t i o no ft h er e s e a r c h e ri nr e c e n ty e a r s a sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to f o r g a n i cp o l l u t a n t s ，p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n ( p a h s ) w i t hp o t e n t i a lt o x i c i t y ， c a r c i n o g e n i c i t y a n dt e r a t o g e n i c i t y m u t a g e n i c e f f e c t sh a v e g o t t r a n s f e ra n d m a g n i f i c a t i o nt h r o u g hb i o a c c u m u l a t i o n a n df o o dc h a i n sa n db r o u g h ta b o u ta d i s a s t e rt oo r g a n i s m s ，e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dh u m a nh e a l t h i th a sc a u s e d m u c hc o n c e r no fs c i e n t i s t sa l lo v e rt h ew o r l d ，a n dt h es t u d yo no r i g i n ，d i s t r i b u t i o n ， f a t ea n dr e m o v a lo fo r g a n i cp o l l u t a n t si nt h ee n v i r o n m e n th a sb e c o m eah o tt o p i co f e n v i r o n m e n t a ls c i e n c er es e a r c h t h em i n i s t r yo fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no fc h i n a d i dal a r g es t u d yo nt h ev o l a t i l ea n ds e m i - v o l a t i l eo r g a n i cp o l l u t a n t so ft h em a j o r w a t e rb o d i e si n2 0 0 7 s i n c e2 0 0 8 t h em o n i t o r i n ga n dr e p o r to nt h ef i r s t3 5i t e r n so f t h ep a r t i c u l a rv o l a t i l ea n ds e m i v o l a t i l eo r g a n i cp o l l u t a n tl i s to ft h ed r i n k i n gs o u r c e w a t e rs h o u l db ec o n d u c t e de v e r ym o n t ha n da l lt h e6 7i t e m so ft h ep a r t i c u l a r o r g a n i cp o l l u t a n t l i s ts h o u l d b e e v e r yy e a r t a k i n g t h e c o m p o u n d s o f s - 1 7 4 0 8 b q 1 4 7c u s t o mm i x e dv o cs t a n d a r d ，s 一1 7 4 0 8 a - q 1 c u s t o mm i x e d s v o cs t a n d a r da n ds vs t o c ks t a n d a r de p am e t h o d8 3l0p a hm i x t u r ea st h e t a r g e t s ，t h i sp a p e rp r o v i d e sm o n i t o r i n g ，a n a l y s i sa n dr e s e a r c ho nt h ep o l l u t i o n s i t u a t i o no ft h ev o l a t i l e ，s e m i v o l a t i l eo r g a n i cp o l l u t a n t sa n dp a h si nt h e w e s t e r n h a l fo fc h a o h ul a k ea n dp r e l i m i n a r ys t u d yo nt h ep o l l u t i o no r i g i n 1 t h ed e t e c t i o nr a t i oo fd i c h l o r o m e t h a n e ，c h l o r o f o r m ，b e n z e n e sa n d p h t h a l a t e si sr e l a t i v e l yh i g h e r ，e v e nu pt o 10 0 ，a n dt h er a t i oo fn i t r o b e n z e n e ， b e n z o p y r e n e a n do t h e r h a l o g e n a t e dh y d r o c a r b o n s i sas m a l la m o u n t t h e c o n c e n t r a t i o no fa l lt h ev o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d si sl o w e rt h a nt h el i m i t so ft h e p a r t i c u l a rc e n t r a ld r i n k i n gw a t e rs u r f a c es o u r c ei t e m s ( g b3 8 38 2 0 0 2 ) i nt h i s p a p e r ，t h ed e t e c t i o nr a t i oo fd i n b u t y lp h t h a l a t ea n dd i - n o c t y lp h t h a l a t er e a c h e s 4 10 0 ，a n dt h el a r g e s tc o n c e n t r a t i o ni sc l o s et ot h el i m i t so ft h ep a r t i c u l a rs u r f a c e s o u r c ei t e m s 2 p a h sh a v eb e e nd e t e c t e di na l ls a m p l e s ，h i g hc o n t e n ti ns e d i m e n t s e s p e c i a l l y i nt h ec r o s s s e c t i o na n di n s e td i s t r i c to fn a n f e i h er i v e r ，t h et o t a l c o n c e n t r a t i o nr a n g eo fp a h si nv a r i o u ss a m p l e si sw a t e r3 2 2n g l 1 4 6 9n g l ， a q u a t i co r g a n i s m s4 3 2 2 7 i t g k g a n ds e d i m e n t s0 7 0 2 9 5 219m g k g t h e c r o s s s e c t i o no fn a n f e i h er i v e ri sp o l l u t e ds e r i o u s l yb yp a h sw i t h30 61m g k gi n i t ss e d i m e n t s ，s h o w i n gi t sw a t e rq u a l i t yh a sb e e na f f e c t e d ，w h i l et h ew a t e rq u a l i t y d i r e c t l ya f f e c t st h ew a t e re n v i r o n m e n to fc h a o h ul a k e t h e r ea r em a i n l y2r i n g p a h si nw a t e rs a m p l e sa n d3 ，5r i n gp a h si ns e d i m e n t sa n d5r i n gp h a sw i t h h i g h e rc a n c e rr i s ka r ed e t e c t e di na l ls e d i m e n t s d u et ot h eo i li n p u ta n dt h e i n c o m p l e t ec o m b u s t i o no fc o a l ，o i l ，t i m b e ra n dh i g h m o l e c u l a ro r g a n i cc o m p o u n d s ， t h ew e s t e r n h a l fo fc h a o h ul a k ei sp o l l u t e db yc o m p l e xp a h sf r o mp y r o l y s i s p o l l u t a n t sg e n e r a t e db yt h em e t a l l u r g y ，c h e m i c a li n d u s t r y ，w a t e rt r a n s p o r ta n d d o m e s t i cs e w a g eo nm a jo rr i v e r sf l o w i n gi n t oc h a o h ul a k es h o u l db et h em a i n s o u r c e so fp a h s k e yw o r d s ：t h ew e s t e r n h a l fo fc h a o h ul a k e ，v o l a t i l ea n ds e m i v o l a t i l eo r g a n i c p o l l u t a n t s ，p a h s ，p o l l u t i o n s i t u a t i o n 5 图1 1 图1 2 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图2 10 图2 11 图2 一l2 图2 13 图2 14 图2 15 图2 16 图2 17 图3 1 图3 2 图3 - 3 图3 - 4 图3 - 5 图3 - 6 图3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 图3 - 1l 图3 1 2 图3 13 图3 一1 4 插图清单 巢湖流域水系分布图2 巢湖流域重点污染企业分布图4 巢湖西半湖点位分布10 挥发性有机物的总离子流图13 半挥发性有机物的总离子流图l4 多环芳烃总离子流图14 甲苯工作曲线16 异丙苯工作曲线l 7 硝基苯工作曲线17 邻苯二甲酸二丁酯工作曲线17 萘的工作曲线1 8 菲的工作f h j 线l8 苯并( a ) 芘的工作曲线18 2 # 点位水体半挥发性有机物总离子流图l9 2 # 点位水体半挥发性有机物质谱图20 2 # 南淝河入湖区底质p a hs 总离子流图20 2 # 南淝河入湖区底质p a hs 质谱图2o 7 # 南淝河断面底质p a h s 总离子流图2 1 7 # 南淝河断面底质p a h s 质谱图2 l 1 # 点位水中p a h s 含量分布2 6 6 # 点位水中p a h s 含量分布2 7 2 # 点位水中p a h s 含量分布2 7 3 # 点位水中p a h s 含量分布2 7 4 # 点位水中p a h s 含量分布2 8 5 # 点位水中p a h s 含量分布2 8 巢湖西半湖各点p a h s 总量分布2 8 巢湖西半湖水体中p a h s 组成2 9 1 # 点位底泥中p a h s 含量分布2 9 2 # 点位底泥中p a h s 含量分布3 0 3 # 点位底泥中p a h s 含量分布3 0 4 # 点位底泥中p a h s 含量分布3 0 5 # 点位底泥中p a h s 含量分布3l 6 # 点位底泥中p a h s 含量分布3 l 9 7 # 点位底泥中p a h s 含量分布3 l 底质中p a h s 的总量分布3 2 底质中p a h s 的组成3 2 水体中菲蒽和荧葸芘3 4 底质中菲葸和荧蒽芘3 5 l o 5 6 7 8 9 l 1 l 1 l 一 一 一 一 一 3 3 3 3 3 图图图图图 表l 一1 表l 2 表1 3 表1 4 表1 5 表2 1 表2 - 2 表2 - 3 表2 - 4 表2 - 5 表2 - 6 表2 - 7 表2 - 8 表3 1 表3 - 2 表3 - 3 表3 - 4 表3 - 5 表格清单 主要入湖河流状况表1 巢湖流域工业企业产业结构情况3 巢湖流域主要污染物排放总量及其分布4 巢湖流域主要污染物入湖量分布情况5 1 6 种p a h s 的结构及性质7 采样点位及坐标1 0 g p c 净化参数1 2 挥发性化合物监测质量数及保留时间1 4 半挥发性化合物监测质量数及保留时间1 5 p a h s 各化合物监测质量数及保留时间l5 b f b 离子丰度指标1 6 d f t p p 离子丰度指标16 p a h s 回归方程及相关系数1 9 水质挥发性有机物测定结果2 2 水质半挥发性有机物测定结果2 3 水质p a h s 测定结果2 4 鱼样品中p a h s 测定结果2 4 底质样品p a h s 测定结果2 5 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得 金胆王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者签字：白缸签字日期 学位论文作者签字：却嗡互王签字日期：计t o 月形日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂 有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人 授权 金旦巴王些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 卸覆缸 签字日期：。聚r d 尸年f r 。月歹铜 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 2 导师签名： 矽多己在 签字日期：年 月日 电话： 邮编： 致谢 本人在这几年的工程硕士课程学习和撰写学位论文的过程中，自始至终得 到了我的导师汪家权教授的悉心指导。他谆谆教导、耐心解惑，不辞劳苦地实 施启发式教诲，充分调动了我的积极性，培养了我从事独立科学研究的能力。 在论文构思、撰写、审阅以及修改过程中，他投入了大量的时间和精力，给予 了中肯的意见与建议。 在此论文完成之际，谨向我的两位尊敬的导师：汪家权教授和李菁高工， 致以诚挚的谢意和崇高的敬意。两位老师广博的学识、严谨的治学作风、诲人 不倦的教育情怀和对事业的忠诚，必将使我终身受益，并激励我勇往直前。 衷心感谢硕士研究生期间传道、授业、解惑的资源与环境工程学院的全体 教师。 同时感谢单位同事张良璞高级工程师、程燕工程师、尚广萍博士等在我课 题研究期间，给予我的大力支持与帮助。 感谢论文评审委员和答辩委员会委员对论文的批评与指正1 6 作者：邹爱红 2 0 0 9 年1 0 月 第一章绪论 1 1 巢湖概述 1 1 1 巢湖流域自然概况 巢湖地处长江和淮河两大河流之间，是我国著名的五大淡水湖之一，巢湖 湖瓮岸线长度为1 8 8 k m ，长轴5 3 k m 。短轴2 2 k m ，多年平均水位8 4 0 m ，平均水深3 m 左右，最大水深6 7 8 m ，相应的湖泊面积7 7 0k m 2 ，湖泊容积为2 0 7 1 0 9 m 3 ；历 年最高水位1 2 8 0 m ，相应的湖泊面积7 8 1k m 2 ，容积5 3 7 1 0 9m 3 ；历年最低水 位6 6 3 m ，相应的湖泊面积6 8 0k m 2 ，容积仅7 8 3 1 0 8m 3 。多年平均入湖水量4 8 1 0 8i l l 3 ，出湖水量3 4 1 0 8m 3 ，水面蒸发量6 3 1 0 8m 3 ，总用水量7 7 1 0 8i n 3 。 巢湖湖区鱼虾丰富，年捕获量超过5 5 0 0 t ，具有灌溉、蓄洪、水产养殖、航运、 旅游、工农业及城市供水等多方面功能，是巢湖市也曾经是合肥市的主要饮用 水源，被誉于江淮平原上的一颗明珠。 巢湖流域位于安徽省中部，东经116 。2 4 7 3 0 11 8 。0 0 7 0 0 、北纬 3 0 。5 8 7 0 0 3 2 。0 6 0 0 ”，流域面积1 3 3 5 0 k m 2 ，跨合肥、巢湖、六安等1 1 个市县。受地形条件的制约，流域水系呈放射状，水网密度大，全流域共有河 流3 3 条，主要河流有杭埠一丰乐河、派河、十五里河、南淝河、店埠河、柘皋 河、白石山河、裕溪河、兆河，主要入湖河道杭埠河一丰乐河、派河、南淝河、 白石山河等四条河流占流域径流量9 0 以上，其中杭埠河一丰乐河是注入巢湖 水量最大的河流，其次为南淝河、白石山河，分别占总径流量的6 5 1 、1 0 9 和9 4 。 主要河流的入湖径流情况见表卜l 。 表1 - 1主要入湖河流状况表 巢湖属过流性潮泊，经唯一出u 裕溪河泄水注入长江，长江汛期f = 水倒灌 八湖。湖几距长江6 04 k m ，为调控流域内的洪、旱灾害，1 9 6 2 年建成巢湖闸， 控制水位后基本功断与长江自然状态下水量变换。使巢湖由过水性河流型湖变 为人工_ | 牵制水位的半封闭型湖泊。 巢湖流域水系分如见图卜l 。 一 、， 。 ， 圈1 1 巢湖流域水系分布图 1 12 流域水环境概况 由于流域内独特的自然生态环境特征，加之近年来人口急剧增加，工农业 生产快速发展，导致城镇化水平不断提高，城市基础设施严重不足，以及水利 上程的副作用，加速了巢湖污染的程度，使巢湖单位湖泊容积中接纳废水量位 居五大淡水湖泊之首，湖泊呈严重富营养化状态，直接影响了人民饮水安全以 及工农业生产和旅游业的发展，也使巢湖富营养化问题受到国际上的广泛关注。 l 、主要入湖河流水质现状分析 监测结果显示：巢湖八湖河流污染均较严重，9 条主要环湖河流中，十血里 河、南淝河污染严重，不能满足6 8 3 8 3 8 2 0 0 2 地表水环境质量标准v 类标准 限值，为劣v 类水体，主要超标指标为氨氮( n h ，n ) ：派河和兆河为v 类水体， 主要超标指标为n h 。一n ；杭埠河、白石山河和丰乐河为lv 类水体，主要超标指标 为石油类：裕溪河和柘皋河水质分别为i i 类和i i i 娄。 2 、湖区水环境质量现状 目前巢湖水质主要是受到n 、p 营养盐与有机物的污染，全湖的平均水质 仅能满足地面水类标准，其中总氮( t n ) 、总磷( t p ) 严重超标。水质分布 呈现出四半湖较东半湖污染严重。2 0 0 8 年巢湖西半湖区水体平均水质为v 类， 超标指标为t p 、t n ，分别为0 2 17 r ”g d 、2 3 4 m g l 。究其原因： ( 1 ) 水域封闭，水体交换能力差，大量污染物滞留湖体 由于受闸坝控制，岸线1 8 4 k m 长的巢湖基本上只有一个出水口，即1 0 0 m 长的 巢湖闸i - 1 ，7 8 0 k m 2 的水域面积基本上处于封闭和半封闭状态年水位变化幅度 小。这种流动缓慢的水体有利于磷、氮在湖区内累积，成为导致巢湖富营养化 的重要因素之一。 ( 2 ) 大量污染物质的注入是污染形成的主要原因 流域工业污染现状：巢湖流域工业企业产业结构相对较复杂，行业类别相对 较全，这些工业企业一方面对区域的经济发展起了非常重要的作用，另一方面 也给当地的环境带来了很大的负面影响，企业的排污通过一定的途径和过程后 进入巢湖，这给巢湖水域水质带来很大的负担。巢湖流域工业企业产业结构情 况见表卜2 。 表1 - 2巢湖流域工业企业产业结构情况 巢湖流域重点污染企业主要分布于南淝河、十五里河、派河、双桥河、柘 皋河等处。重点污染企业分布状况如图卜2 所示 图卜2 巢湖流域重点污染企业分布图 巢湖接纳了大量的工业废水和生活污水。其单位体积所接纳的污( 废) 水量 在我国五火淡水湖中居于首位，是太湖和洪泽湖的两倍，洞庭湖和潘阳湖的10 倍。巢潮流域污水排放及入湖量分布情况，见表卜3 、表卜4 。 袁卜3 巢湖流域主要污染物排放总量及片分布 表卜4巢湖流域主要污染物入湖量分布情况 从各市污染物排放量来看，合肥市经南淝河进入巢湖的污染物占流域排放 总量的比例比较大。 巢湖流域的农业面源污染涉及面广，污染源、污染途径复杂，加之近年化 肥、农药、地膜的使用强度大，大量未吸收降解的化肥、农药等随地表径流进 入巢湖，面源正成为巢湖污染的主要来源。 1 2 挥发、半挥发性有机污染物简介 挥发、半挥发性有机物，在生产和生活中经常用到，且有些使用量非常大； 部分是有毒、有害物质，甚至有致癌作用，被列入优先控制污染物名单中。国 家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局于2 0 0 2 年联合发布的地表水环境 质量标准( g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 ) 中，将项目分为地表水环境质量标准基本项目、集中 式生活饮用水地表水源地补充项目和集中式生活饮用水地表水源地特定项目。 其中特定项目比原来增加了4 0 种，大部分是有机物，有机物的污染越来越受到 国家重视。结合实际工作及所具备的标准物质，本文以从百灵威购买的挥发、 半挥发有机物混合标准溶液中所包含的4 3 种化合物作为研究的目标物。 1 3 多环芳烃简介 多环芳烃( p o l y c y c l i c ar o m a t i c hy d r o c a r b o n s ，p a h s ) 从广义上讲是 指分子中含有两个或两个以上苯环的化合物，根据苯坏的连接方式可以分为联 苯及联多苯类、多苯代脂肪烃和稠环芳香烃。一般意义来说，p a h s 多指由若干 个苯环稠合在一起或是由若干个苯环和环戊二烯稠合在一起组成的稠环芳香烃 类。p a h s 中含有二键形成的共轭体系，这里的电子具有较强的流动性，使得整 个分子体系比较稳定。由于这种比较强的稳定性，使p a h s 类物质能够广泛地存 在于环境中。 p a h s 是一类环境中广泛分布的毒害性有机污染物，具有很强的致癌、致畸、 致突变性，是被人类认识最早的一类化学致癌物之一，目前已经发现的致癌性 p a h s 及其衍生物多达4 0 0 种以上，也是美国环保局制定的1 2 9 种优先控制污 染物之一，美国e p a 确定了1 6 种典型p a h s 作为优先控制污染物，其结构和名 称列于表卜5 6 表卜51 6 种p a h s 的结构及性质 绪构分子式环敷分子量沸点( q致雀物 萘1 芴 稚 蕙 爱尊 葩 囊 苯并【a 蝴e 苯并扣撑鏖 苯并【q 荧枣 苯并f a l 芘 茚并【l 2 j 。d 】蓖。 二兼并【3 h 1 g h 馨并l g 鱼i 菘 蓬 二鬟麓 ( 刁 如焉 2l 嚣2 1 7 酶i 贷拱 d 毡勘 ，1 7 93 4 0 鼠瑰 3 i 话3 4 l 0 8 地 4磁3 酣 幽 瓯如 4地3 珏 妒 蚀勘 42 2 s犏 羁醐 。毋 c 。如 42 2 8 4 3 3 致雅 枷 地5强锄l 强嬲 叩 勘，252艟l强嬲 国 锄勘 5搅瑚特蝴 鼢 龟勘62 强特蝴 秽 蛐，携升华特强嬲 回 蚀如 。 猫斑嬲 阀 血琢；i 鸵2 7 5 国 c 。砌；搦硒 p a h s 的毒性表现在以下三个方面：强的致癌、致突变及致畸性。人类及 动物癌症病变有7 0 9 0 是环境中化学物质引起的，而p a h s 则是环境致癌化 学物质中最大的一类。许多研究表明，一些p a h s 进入动物体后，对哺乳类动物 及人类有致癌、致畸、致突变的作用，一些p a h s 属于最强的致癌物质。随着苯 环数量的增加，其脂溶性越强，水溶性越小，在环境中存在时间越长，遗传性 毒性越高。研究者针对p a h s 的化学结构和致癌性进行的研究结果证明，三环以 下，七环以上的芳烃类母体不致癌，有致癌性的是四到六环母体，随着苯环数 的增加其致癌性增强。但p a h s 及其衍生物的致癌性又依赖于其结构特性，包括 分子的形状、大小、厚度、位阻等都有影响。例如苯并( a ) 芘和苯并( e ) 芘，它 们是同分异构体，但它们的毒性相差很大，前者是强致癌物，后者为非致癌物。 p a h s 的危害在于这些物质在环境中虽是微量的，但分布很广且难于降解，人们 通过大气、水、食品、吸烟等途径都可以摄取，并且其具有生物积累性，通过 迁移、转化、富集，浓度水平可提高数倍甚至上百倍。对微生物生长有强 抑制作用。p a h s 经紫外光照射后毒性更大。另外，p a h s 被关注的一个更重 要原因是p a h s 在特定的燃烧条件下能形成二嗯英( 一种产生剧毒致癌的有机 7 物) 。当前，对于p a h s 的危害一生物积累性、“三致的慢性作用以及作为特定 燃烧条件下生成二嗯英的来源，国内外各行专家己基本上达成了一致的认识。 p a h s 有自然来源和人为来源，前者( 包括森林火灾、微生物合成等) 构成了 人类环境的“自然本底”，而后者是当今世界p a h s 严重污染的主要原因。人类 活动产生的p a h s 大部分随烟气直接进入大气环境，小部分随废水、废渣直接进 入水体或土壤。而进入大气环境的p a h s 通过干湿沉降及气一液一固界面交换 过程进入水体或土壤。土壤中的p a h s 通过地表径流而进入水体。进入水环境中 p a h s ，由于其憎水性而易于被悬浮物吸附，绝大部分转入底泥和悬浮物中，而 悬浮物在随水流动的过程中，当水动力条件变弱时便沉积下来而成为底泥，因 此在水中的浓度很低，而底泥中p a h s 的含量要比水中高很多，因而底泥成为 p a h s 的蓄积库和潜在污染源。 1 4 挥发、半挥发性有机污染物及p a h s 污染的研究概况 2 0 世纪7 0 年代以来，我国逐渐认识到有机化学品的危害并开始对其进行 研究，取得了较大的进展。但我国对于有机污染的研究报道与国外相比存在较 大差距。近些年来，一些政府部门、大学和科研机构己逐渐意识到有机污染问 题的严重性和重要性，展开了一系列研究工作： 开展对城市空气、自来水和主要河流中有机污染物的调查，如长江主 要排污口、丹江口水库、三峡库区、污水灌溉区等，发现有机物污染形势相当 严峻阳。长江黄石段检出1 0 0 多种有机物；松花江哈尔滨段检出2 6 4 种有机物： 松花江吉林段检出的有机物近3 7 4 种：珠江检出的有机物2 4 1 种；上海市黄浦江 水源中检出有机污染物4 0 0 多种：太湖检出有机物7 4 种，苏州河底质检出1 0 2 种。这些检出的有机物中包括大量有毒有害的“三致”物质，如多环芳烃。2 0 0 7 年，国家环境保护总局对全国地表水中挥发、半挥发性有机物的污染状况做了 调查。 在环境监测方面明确提出将有机污染的分析工作列为监测工作重点解决 的问题，将有机污染物分析测试方法的本土化、标准化、现代化作为工作目标。 在2 0 0 2 年新修订的地表水环境质量标准中，增加了集中式生活饮用水地表 水源地特定项目4 0 项，4 0 项中大部分是有机化合物。 建立配套的有机污染控制法令法规，国家环保总局于1 9 8 9 年4 月通过了 “水中优先控制污染物黑名单 ，其中包括有毒化学污染物l4 类6 8 种，有机 污染物5 8 种，其中多环芳烃8 种。国内关于有机物污染的基础研究和应用研究 还相当薄弱，研究的广度和深度远落后于西方发达国家，对环境中有机物污染 状况及在环境各介质中的迁移、转化规律的研究不够系统和深入。因此，我国 也在加大有机污染的研究力度，增加投入，尽快弄清我国有机污染现状，在开 展高水平理论研究的基础上，提出适合我国国情的有机物污染控制策略及消除 8 措施，为我国今后履行有机物的国际公约提供科学依据。 作为有机物污染物中重要的组成部分，伴随着城市的发展，工业规模扩大， 人口密集，交通车辆剧增，环境中p a h s 的污染也会日益加重。且由于p a h s 潜 在的毒性、致癌性及致畸诱变作用，通过生物累积及食物链的传递作用，给生 物体、生态环境和人体健康带来极大危害而引起了各国环境科学家的极大重视， 了解p a h s 在水环境中的来源、分布、归宿及去除问题，己成为当今环境科学研 究领域的热点。 目前国内已经有许多的科技和环保工作者对不同水体和区域中挥发、半挥 发性有机污染物及p a h s 的污染进行监测和研究n 叫9 1 ，他们分别对长江口、南 宁市邕江、珠江广州河段、河南省城市水源水、福建闽江、北京同辉河、天津 河、大亚湾、大辽河水系、长江、黄河流域等水质和土壤、沉积物中挥发、半 挥发性有机污染物及p a h s 进行了研究，研究结果显示：( 1 ) 我国环境中有机 污染是严重的，种类多、数量大。水源水和自来水中的有机物种类和数量相当 大，污染问题突出，河南省主要城市的2 3 个水源水中的有机物分析研究结果表 明：共检出7 4 0 种有机物，初步筛选出2 6 1 种有毒污染物；邕江水源水已受到 了s v o c 一定程度的污染。地表水流经城市的河段有机污染较重，江河水体中痕 量有机物种类繁多。( 2 ) 我国土壤已普遍受p a h s 污染，与发达国家相比，大 部分地区p a h s 土壤污染水平主要集中在中低污染水平，污染生态风险还较小， 但p a h s 在我国土壤中呈不断积累的趋势；北京、大连、天津、上海、厦门等地 土壤中p a h s 的污染最严重，污染水平属于严重污染，存在不可忽视的生态风险。 ( 3 ) 大辽河水系p a h s 污染较重，同样高污染的p a h s 在中国杭州的地表水、九 龙河口、西厦门海水和天津河流悬浮物中也被检测到。( 4 ) 水体沉积物中，污 染最严重的是海河，其次是珠江广州段、澳门内港、长江口潮滩和胶州湾，而 北京通惠河、黄海、长江南京段、太湖等p a h s 含量比较低。沉积物中目前大多 处于较低风险水平，但有越来越严重的趋势。 1 5 本文研究的内容 巢湖作为国内五大淡水湖之一，研究者更多地关注蓝藻问题，围绕引起蓝 藻爆发的富营养化进行了大量的研究工作；而对于有机物污染，特别是持久性 有机污染物，近几年已引起研究者的注意，但是，所查资料显示，还没有这方 面的研究报导。本文将对巢湖西半湖水体中挥发、半挥发性有机物，水体、沉 积物、水生生物( 鱼) 中多环芳烃采用气相色谱一质谱法进行定量监测。对所得 的数据进行合理的分析，探讨巢湖西半湖挥发、半挥发有机污染物和p a h s 的污 染状况，根据其组成情况初步分析污染来源，从而为巢湖挥发、半挥发性有机 物污染和多环芳烃污染的风险评价及防治提供科学依据。 9 第二章实验部分 2 1 样品采集与保存 2i l 生物样 麸采集4 种鱼的样本，分别编号，回到实验室后放入冰箱冷冻保存 212 水样 ( 1 ) 挥发性：水样直接从湖中( 05 m 以下) 用预先净化的采样器聚集， 装入4 0 m l 吹扫捕集装用瓶中，注意：瓶内要装满，不能留有气泡。 ( 2 ) 半挥发性水样：直接从湖中( 0 5 m 以下) 用预先净化5 l 棕色玻璃 瓶采集，瓶内也不能留气泡，密封。 上述样品快速运回实验室，4 c 冷藏至分析。采样点位如下 表2 1 采样点位及坐标 闲 心、o 盎i 拳 ：舔j 图2l巢湖西半湖点位分布 2 1 3 底质( 沉积物) 对应水质的6 个点，用抓斗式采样器采集底部表层底泥样品，滤掉水分后， 装入塑料袋中，运回实验室，于阴凉处风干，研磨过6 0 目筛，装棕色瓶中密封 保存。 2 2 实验试剂与仪器设备 2 2 1 试剂 二氯甲烷：h p l c ，k a n g l i n 公司 正己烷：h p l c ，o u r c h e m ( 沃凯) ，国药集团化学试剂公司 氯化钠：分析纯，国药集团化学试剂公司，在3 5 0 。c 加热6 小时，除去吸 附在表面的有机物，冷却后保存于干燥的试剂瓶中备用。 无水硫酸钠：分析纯，国药集团化学试剂公司，在3 5 0 下加热6 小时， 除去水分和吸附于表面的有机物，冷却后保存于干燥的试剂瓶中备用。 挥发性有机物混合标准溶液( v o c ，2 3 种) ：浓度1 0 01 2g m 1 ，百灵威，产 品编号：s - 1 7 4 0 8 a - q 1 半挥发性有机物混合标准溶液( s v o c ，2 4 种) ：浓度5 0 0ug m l ，百灵威， 产品编号：s - 1 7 4 0 8 b - q 1 多环芳烃( p a h s ，1 6 种) 混合标准溶液：萘、苊、二氢苊、芴、菲、葸、 荧