宁波区域大气本底站有意生产的与非故意产生的持久性有机污染物研究

发布时间：2020-03-27 09:39

【摘要】：持久性有机污染物(POPs)是人类社会面临的一个长期挑战,其主要来源包括:1)历史上曾作为农药或工业化学品而有意生产与使用的POPs的排放与残留,被称为有意生产的POPs(intentionally produced POPs,IP-POPs);2)在一些工业生产过程或燃烧过程中无意排放,称为非故意产生的POPs(unintentionally produced POPs,UP-POPs)。自《斯德哥尔摩公约》签订以来,有意生产的农药及工业化学品POPs(IP-POPs)已经在全球大部分国家禁止生产与使用。随着IP-POPs的禁用,UP-POPs的排放对环境的影响越来越凸显,甚至将逐渐取代IP-POPs成为环境中POPs的最主要来源。由于工业热过程、化石燃料或生物质燃料的燃烧等过程是UP-POPs的主要来源,而多环芳烃(PAHs)、元素碳(EC)是化石燃料和生物质燃料高温不完全燃烧的直接产物,左旋葡聚糖、甘露聚糖及半乳聚糖是纤维素的热解产物,为典型的生物质燃烧的分子标志物,因此可以将这些化合物作为燃烧或热过程的分子指示物,用以指示环境中的UP-POPs及其环境影响。为了解大气环境中UP-POPs的污染特征,探究IP-POPs与UP-POPs中哪种在大气环境中占主导地位,本研究以2012年8月至2015年8月采集于宁波区域大气本底站的大气样品作为实验对象,以作为典型UP-POPs的多环芳烃(PAHs)以及既有IP-POPs排放来源又有UP-POPs排放来源的多氯联苯(PCBs)、多氯萘(PCNs)、六氯苯(HCB)等典型POPs作为主要研究对象,以左旋葡聚糖、半乳糖、甘露聚糖、有机碳(OC)及元素碳(EC)等作为分子标志物,分析了大气样品中以上污染物的浓度水平、季节变化特征,研究了PAHs与左旋葡聚糖之间的相关性、PCBs、PCNs、HCB与PAHs之间的相关性,并尝试对PAHs、PCBs及PCNs进行来源解析,探讨UP-POPs对大气环境中POPs的贡献。对大气中15种PAHs、3种脱水糖(左旋葡聚糖、半乳糖和甘露聚糖)、OC及EC的分析结果表明,宁波大气中PAHs及这几种分子标志物均呈现出冬秋季浓度高、夏季浓度低的季节变化特征,这种季节趋势可能是受中国北部地区生物质燃料及化石燃料燃烧排放的污染物大气长距离迁移的影响,而冬秋季脱水糖浓度较高的原因可能是由于室内生物质的燃烧排放。基于左旋葡聚糖与多环芳烃的比值(PAHs/Lev),本研究提出了一种简单快捷的估算方法,来分析生物质燃烧对大气中颗粒态PAHs的贡献。用该PAHs/Lev比值的估算结果为,采样期间生物质燃烧对大气颗粒物中总PAHs的平均贡献率为11%,与基于正定矩阵因子分解法(PMF)解析出的估算结果相吻合。对大气中209种PCBs的研究结果表明,PCB47+48+75、PCB51、PCB11和PCB68这几种non-Aroclor PCBs在大气环境中浓度很高,分别占PCBs总浓度的48±16%、10±4%、8±6%及7±3%,说明UP-PCBs已在大气环境中占主导地位。PCB 47+48+75、PCB51及PCB68这几种四氯联苯具有明显的夏季浓度高冬季浓度低的季节趋势,其浓度的对数值(lnC)与温度的倒数(1/T)具有很好的线性相关性(R~20.7),说明由温度驱使的污染物表面挥发是这些四氯代联苯的季节变化趋势的主导原因。这几种四氯联苯与PAHs及PCB11的相关性较弱说明其具有不同于燃烧及工业过程或者染料厂排放的其余非故意排放源。42种典型Aroclor PCBs浓度占大气中PCBs总浓度的14±8%,其中以四氯联苯为主。基于PMF的源解析结果表明,历史上工业品PCBs(Aroclor1242与Aroclor1248)的排放遗留、煤及木材燃烧过程排放及电子废物回收过程排放是宁波大气中42种典型Aroclor PCBs的主要来源,其中历史上排放的工业品PCBs(IP-PCBs)的贡献为52%,煤及木材燃烧过程排放(UP-PCBs)的贡献为30%,电子废物回收过程排放(EW-PCB)的贡献为18%。对大气中PCNs、HCB、OCPs的分析结果表明,宁波大气中PCNs及HCB与PAHs呈现出相同的冬秋季浓度高、夏季浓度低的季节特征。PCNs及HCB与PAHs较好的相关性及源解析结果表明,燃烧或工业热过程等排放的UP-PCNs对宁波大气中PCNs的平均贡献已超过50%,大气中HCB也主要来源于燃烧或工业热过程排放。大气中α-HCH与γ-HCH没有明显的季节特征,但β-HCH呈现出夏秋季浓度高的季节特征,HCHs比值分析说明宁波大气中HCHs主要为历史上工业HCH排放的残留物,而其季节变化可能与周围土壤中残留HCH在高温下的二次排放有关。大气中DDTs呈现出夏季浓度高的季节特征,其比值分析说明宁波大气中DDTs主要是历史工业品DDTs的残留,但在夏季仍有新排放的DDTs输入。
【图文】：

naphthaleene) 苊(acenaphthene) 二氢苊(acenaphtylenc) phenanthrene) 蒽(anthracene) 萤蒽(fluoranthene) (a)蒽(benzo[a]anthracene) 屈(chrysene) 苯并(b)荧蒽(ben(k)荧蒽(benzo[k]fluoranthene) 苯并(a)芘(benzo[a]pyrene) 茚并(1,2,3-c,d)芘(ind

第 1 章 引言得排放的 IP-PCBs 在环境中长期存在，并在不同环境介质中以工业品 PCBs 中 22 种同系物单体作为研究对象估算 1930 Σ22PCBs 向环境中的排放量为 440~91722 吨(Breivik 等., 200出 1965 年-2010 年期间中国工业生产的 7 种指示性 PCBs（, PCB52, PCB101, PCB118, PCB138, PCB153, PCB180）的排放量CB28 的排放量为 57 吨。Xu 等(2018)指出 1952 年-2005 年期s（IP-PCBs）的总使用量约为 2 万吨，，其中 PCB153 占 179，其中 56.4%的 PCB153（IP-PCB153）排入土壤中，2.7%排约 20.8%被密封存储或仍在使用中。Xu 等(2018)还以 PCB 年被禁用以后，环境中 IP-PCB153 呈下降趋势，而在此之
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592

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本文编号：2602785