中国大气和土壤中多氯联苯空间分布特征及规律研究

发布时间：2020-08-17 14:28

【摘要】： 多氯联苯(PCBs)是一类最具有代表性的持久性有机污染物(POPs),对环境和人体健康会产生长期的、潜在的危害。本研究分析了中国PCBs产品的组成,计算其PCBs同系物“指纹”特征;利用被动大气采样器,在全国范围内采集97个大气样品,同步采集184个表层土壤样品,检测了大气和土壤样品的PCBs含量,分析了PCB在中国大气和土壤的空间分布特征和在大气土壤之间的交换特征,建立中国PCBs网格化使用清单,并拟合中国表层土壤PCBs监测数据与PCBs使用量间的回归方程,建立中国表层土壤PCBs网格化残留清单。 中国表层土壤样品中共检出73种PCBs同系物,全部采样点Σ73PCBs浓度平均值为1799 pg/g dw,其中城市土壤3352 pg/g dw,农村土壤1354 pg/g dw,背景土壤1345 pg/g dw。土壤中以低氯代PCBs同系物为主,四氯PCBs同族体比例最高,城市土壤中高氯代PCBs组分稍有富集。中国大气样品共检出60种PCBs同系物,Σ60PCBs平均浓度为250 pg/m3,城市350 pg/m3,农村230 pg/m3,背景77 pg/m3,以低氯代PCBs为主,三氯PCBs比例最高。城市大气土壤PCBs水平明显高于农村和背景地区。相同采样点大气和表层土壤中ΣPCBs浓度数据具有极显著地正相关关系,Pearson相关系数R = 0.315,P 0.01,说明大气和土壤之间进行着频繁的PCBs交换和迁移转化。中国大气和表层土壤中ΣPCBs浓度低于欧洲和北美等地区,高氯代PCBs的比例远低于欧洲和北美地区,本研究充分证明了中国并非欧美等地区PCBs的污染源。 中国大气和表层土壤中PCBs组成与中国生产和使用的PCBs特征更接近,说明中国生产和使用的PCBs是中国大气和土壤中PCBs最主要的污染源。主成分分析表明,中国大部分农村地区土壤和大气中PCBs主要来源是中国PCBs产品;而重庆、昆明和包括上海及附近的几个采样点土壤中以及中国某些南部地区的大气PCBs的污染源可能包括进口PCBs产品。 在中国范围内发现PCBs的“分馏”效应,大气和土壤中低氯代PCBs同族体的比例由城市到农村再到背景递增,高氯代PCBs同族体比例由城市到农村再到背景地区递减。中国背景/农村表层土壤的ΣPCBs浓度在东经80°-122°范围内与经度发现了较强的相关性,从东到西高氯代PCBs同族体比例降低,而低氯代PCBs同族体比例升高,由此在全世界POPs研究中第一次提出了PCBs的“经度分馏效应”。在上海地区土壤样品中以中国范围内土壤样品中发现并证实了PCBs的“城市分馏效应”。背景/农村地区低氯代PCBs同族体浓度在土壤-大气间有很强的相关性,城市地区高氯代PCBs同族体浓度在大气-土壤间具有很高的相关系数。 建立中国精度为1/6o纬度×1/4o经度的PCBs网格化使用清单,清单表明中国PCBs的使用主要集中在中部和东部人口密集的地区。在东经96-130度,北纬20-50度区域内使用量较大。PCBs使用量最大的地区包括:四川、湖南、广东、河南、山东和江苏,PCBs累计使用量为1000-1640吨。北京、天津、上海和重庆等地区使用总量不大,但具有较高的使用密度。 中国PCBs网格化使用清单数据与中国大气和土壤中PCBs监测数据都具有很强的相关性,利用该中国表层土壤与PCBs网格化使用清单的线性回归方程,计算出中国表层土壤PCBs残留清单。中国表层土壤PCBs残留量较高的地区主要集中在人口密度大,工业化程度高,经济相对发达的中部和东部,如北京、河北、河南、江苏、上海、四川、重庆和广州等地区。省会或较大的城市人口密集,在清单上表现为具有较高土壤PCBs残留量的点。中国表层土壤PCBs残留清单的建立为我国PCBs的进一步的研究打下了坚实的基础。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X502
【图文】：

解、光降解、化学分解等具有很强的抵抗能力，在自然条件下很难从一氯 PCBs 到十氯 PCBs，PCBs 在大气中的半衰期处于 10 天~1.42]。二氯联苯和六氯联苯在土壤中的半衰期长达 40 年[43]。PCBs 降解性和持久性因氯化程度而变化，一~三氯 PCBs 的微生物降解四氯以上的 PCBs 降解较慢；含氯量高的 PCBs 水溶性极低，易于颗粒和沉积物上，不能够进行生物降解[42]。PCBs 耐热性极~1400℃的高温下才能使它们完全分解；在大于 1200℃有足够氧的，停留时间可达 2 秒[44]。PCBs 虽然在多年前就禁止使用，但由于期及不易降解的特点，在环境中能够长期存在。）生物蓄积性PCBs 是低水溶性、高脂溶性物质，能够在脂肪组织中进行累积，“生物浓缩”效应，通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度[17]。中 PCBs 的浓度是水体中浓度的 7000 多倍[45]，而水鸟体内浓度可的 500~1000 万倍[43]。人类处于食物链的最高级，PCBs 沿食物链作用可能使人类受到最高浓度 PCBs 的毒害[46]，见图 1-2。

PCBs 能够导致生物体内分泌紊乱、生殖及免疫机发育紊乱以及癌症等严重疾病[47]。其毒性具有潜在和稳定性，通过皮肤、呼吸道、消化道进入肌体后不能分高脂溶性，可以在人体各部位的脂肪中富集。当人体，即可出现中毒症状[43]。有些 PCBs 虽本身无直接毒性的酶系统产生诱导作用而引起间接毒性；一些 PCBs（如作用生成毒性较高的 PCBs 同类物[49]，使得整个体系的增加。联苯的环境过程具有持久性、长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和染源的挥发进入大气并随空气流动，经大气沉降、地废弃物的弃置进入土壤，使土壤成为PCBs等环境荷尔蒙是一种全球性的环境污染物，其在环境中的迁移路线见图物的全球性长距离迁移是全世界十分关注的国际性课家签署了控制POPs跨国迁移的联合国经济委员会欧洲协

[53]。蚱蜢跳效应见图1-4。图1-4蚱蜢跳效应示意图Figure 1-4 The grasshopper effect②全球蒸馏最早提出全球蒸馏（Global Distillation）这个概念的是Goldberg[54,55]，后来，Wania和Mackay[8,52]用“全球蒸馏”成功地解释了POPs从热温带地区向寒冷地区的迁移。从全球来看，由于温度的差异，地球就像一个蒸馏装置，在低、中纬度地区，由于温度相对高，具有半挥发性的PCBs挥发速率大于沉积速率，使得它们不断进入到大气中，并随着大气运动不断迁移，当温度较低时，沉积速率大于挥发速率，PCBs最终在较冷的地区如极地地区积累下来。1.3.3 多氯联苯的环境归趋PCBs在自然环境条件下非常稳定、不易分解，不与酸、碱、氧化剂等化学物质反应

【引证文献】

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本文编号：2795445