洪河国家级自然保护区土壤多环芳烃污染分布与生态风险评价

发布时间：2020-07-10 21:40

【摘要】：黑龙江洪河自然保护区是三江平原的典型代表,保护区内原始沼泽生态系统保持完整,拥有丰富的自然资源、矿产资源及生物多样性。然而,持续不断的工农业活动导致大量的有毒有机污染物连续被排放到土壤环境中,破坏了土壤环境,以致于土壤质量下降,使得土壤污染问题日渐突出,对生态环境和人体健康造成巨大威胁。多环芳烃(PAHs)是一类典型的具有致癌、致畸和致突变特征的持久性有机污染物(POPs),在土壤中广泛分布且难以降解和迁移,PAHs污染是造成了洪河保护区土壤污染原因之一,保护区正面临着严重的生态环境污染问题。本文以黑龙江洪河保护区所采集的湿地、退耕地、农田及道路表层土壤样品为研究对象,通过现场取样,基于GC-MS技术分析测定土壤中PAHs的值,对PAHs的污染现状进行分析;采用特征比值法和主成分分析法对保护区4种土地利用类型土壤PAHs进(?)源解析;利用TEQ法、内梅罗综合污染指数及健康风险模型对PAHs的风险进行评价;采用meta分析方法分析土壤中PAHs与保护区动物体内PAHs的关系。得到的主要研究结果有:(1)洪河保护区4种土地利用类型表层土壤中PAHs总量范围是91.71-529.67 ng/g,平均值达260.05 ng/g,PAHs的浓度差异较大,道路土壤中PAHs含量最高,湿地土壤中PAHs含量最低,PAHs的组成以3环化合物为主,占总量的46.93%-89.47%,初步判断其主要是石油类的污染。本研究中洪河保护区4种土地利用类型表层土壤中PAHs的污染较轻,未达到中度污染,但污染现象非常普遍。(2)L/H比值表明洪河保护区湿地、退耕地和农田土壤PAHs来源于石油泄漏的石油源;保护区内道路土壤中PAHs主要来源于煤炭、木材、石油等有机物不完全燃烧;保护区外道路土壤中PAHs主要来源于燃烧和石油泄漏的混合源。Phe/Ant和BaA/Chr比值表明小叶樟湿地、退耕超8年退耕地和保护区内道路土壤PAHs来源于燃烧和汽车尾气的混合源;芦苇湿地、毛果苔草湿地、退耕5年退耕地、退耕3年退耕地、农田和保护区外道路土壤PAHs来源于燃烧、石油泄漏和汽车尾气的混合源。Ant/(Phe+Ant)和Fluo/(Fluo+Pyr)比值表明湿地、退耕地和道路土壤PAHs来源于燃烧源,农田土壤中PAHs来源于化石燃料燃烧和生物质燃烧的混合源。主成分分析法表明湿地、退耕地、农田和道路土壤中PAHs分别主要来源于煤的不完全燃烧;石油和燃烧;石油和煤、油的不完全燃烧;煤和汽油的不完全燃烧。综合以上研究结果表明,洪河保护区湿地、退耕地和农田土壤PAHs主要来源于石油泄漏和燃烧的混合源,道路土壤PAHs主要来源于燃烧、汽车尾气和石油源的混合源。(3)TEQ法结果表明洪河保护区4种类型土壤TEQBaP浓度大小为道路农田退耕地湿地,其中道路土壤的TEQBaP浓度均超过限值33 ng/g,已受到PAHs的污染,存在潜在的生态风险。内梅罗污染指数法结果表明洪河保护区湿地、退耕地、农田土壤中生态风险较小,道路土壤的生态风险较高,应予以重视。健康风险评价结果表明,洪河保护区道路土壤PAHs均会对儿童及成人产生致癌风险,其他三种土地利用类型土壤的致癌风险是可以接受的。整体上看,洪河保护区土壤的生态风险较小,但也应引起管理者的注意,减少对环境中PAHs的输入并加强监测和控制。(4)运用Meta分析方法分析土壤中PAHs与保护区动物体内PAHs关系,结果显示NaP无异质性,表明沉积物和动物组织中的NaP分布变化趋近相同,Ace、Flu、Phe、Fluo、Pyr、Chr、BaA、BbF、BkF、DBA和InP有异质性但不具有统计学意义,动物组织中Ant、BghiP和BaP较沉积物中的低。(5)为了防止洪河保护区土壤进一步受到PAHs的污染,建议采取以下管理措施:加强保护区立法和执法工作,加强保护区生态环境监测,保护区加强对PAHs的污染防控,加强保护区生态环境教育,加强全社会舆论监督。本论文研究了洪河保护区土壤中PAHs的污染程度,为洪河保护区生态系统的土壤质量评价和环境变化规律提供了背景资料和科学依据,对洪河保护区乃至三江平原有效(?)和控制土壤中PAHs污染以及保护区生态系统的可持续利用有重要的意义。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53;X826
【图文】：

采样区,试剂,仪器,保护区

２．２样品的采集逡逑２０１８年７月中旬，在洪河保护区进行土壤样品的采集，在实验区布设具有代表性４逡逑个采样区如图２－１所示，包括湿地（小叶樟湿地、芦苇湿地、毛果苔草湿地）、退耕地逡逑（退耕年限分别：超过８年、５年、３年）、道路（保护区外路旁ｌｍ内、保护区内道逡逑路）、农田（大豆农田、水稻田、玉米地）。在每一个采样地取５份表层土壤（０－２０ｃｍ）逡逑进行混合，并挑拣出树枝、落叶等杂物，放入洁净的密封袋中，带回实验室，并于－２０逡逑°Ｃ条件下保存于棕色玻璃瓶待测。逡逑－１５－逡逑

湿地土壤,洪河保护区,均值

果苔草湿地土壤未受ＰＡＨｓ污染，芦苇湿地土壤ＰＡＨｓ属于轻度污染，但也应引起相关逡逑部门重视。为了解本研究区湿地的污染状况，将洪河保护区湿地土壤中ＰＡＨｓ含量与国逡逑内外其他地区湿地土壤ＰＡＨｓ含量（图３－２）相比，处于低水平，智利Ｌｅｎｇａ河口湿地逡逑土壤中ＰＡＨｓ均值是保护区湿地土壤ＰＡＨｓ均值的１２．５６倍，辽河三角洲湿地土壤中逡逑ＰＡＨｓ均值是保护区湿地土壤ＰＡＨｓ均值的３．４丨倍，红树林表层沉积物中ＰＡＨｓ均值是逡逑保护区湿地土壤ＰＡＨｓ均值的１／２。逡逑１３０邋ｒ逡逑１２０邋－逡逑１１０邋－逡逑１００邋－逡逑９０邋－逡逑８０邋－逡逑ｂＪ＞邋？逡逑７０邋－逡逑Ｋ邋６０邋－逡逑５０邋－逡逑４０邋－逡逑３０邋－逡逑２０邋－逡逑１０邋－逡逑0邋￣￣□逦ＬＪ逦ｃｂ逡逑小叶樟湿地逦芦苇埋地逦毛果苔草湿地逡逑图３－１洪河保护区湿地土壤中ＰＡＨｓ含量水平（ｎｇ／ｇ）逡逑－２０－逡逑

湿地土壤

３．２．２湿地土壤ＰＡＨｓ的组成逡逑ＰＡＨｓ物理化学性质不同，在土壤中的残留程度也有差异，计算湿地土壤各ＰＡＨｓ逡逑组分占总量的比例，得到ＰＡＨｓ的特征组成图，如图３－３所示。从图中可以看出，湿地逡逑土壤中不同环数ＰＡＨｓ所占比例基本相同，均按３环＞４环＞２环＞５环＞６环的顺序依逡逑次减少，呈现出先升高后下降的规律，即从２环到３环ＰＡＨｓ比例逐渐升高，３环到６逡逑环ＰＡＨｓ比例逐渐下降的趋势。保护区湿地土壤中ＰＡＨｓ的组成以低环化合物为主，平逡逑均浓度为丨５８．７４邋ｎｇ／ｇ，占总量的８８．０８％－９１．５５％；高环化合物占比较小，平均浓度为逡逑２０．８２邋ｎｇ／ｇ，占总量的８．４５％－１１．９２％，同辽宁河口湿地中１６种ＰＡＨｓ的环数组成相似逡逑［ＩＷ］；邋６环化合物的含量最低。低环的ＰＡＨｓ化合物主要来源于有机物的低温转化和石油逡逑产品的泄漏，高环的化合物主要来源于化石燃料的不完全燃烧［１＜）５］，因此，初步判断保逡逑护区湿地土壤中ＰＡＨｓ的污染主要是石油泄漏和有机物的低温转化造成的。保护区湿地逡逑土壤ＰＡＨｓ的组成同扎龙湿地表层沉积物中ＰＡＨｓ组成相同［１９｜］，主要是Ｐｈｅ和Ｆｌｕ。单逡逑体ＰＡＨｓ含量最高的是Ｐｈｅ

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