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辽河流域是我国东北部重要的工业基地,为我国的城市化和工业化进程做出了历史性的重大贡献,随着经济的快速发展,辽河流域水环境形势日益严峻,尤其是有机污染问题凸显,而目前对高风险有机污染物的环境残留、污染特征和迁移转化规律的认识还不够。
本文从环境管理的角度出发,立足污染物控制的不同阶段,围绕环境监管控制范围中已纳入、将要纳入和未来可能纳入的高风险有机污染物(毒性高或污染水平高),开展污染存量分析与污染物筛查研究。具体如下:
针对传统POPs中的有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs),研究其在稻田生态系统中的河流、沉积物、稻田土壤和生物体中的分布特征、迁移特点和生物累积效应。结果显示:稻田土壤与相邻地沉积物样品中的总PCBs含量呈显著相关,具有类似的指纹,表明长期的河流灌溉对辽河下游流域稻田土壤的PCBs污染具有显著贡献。通过研究中华绒螯蟹、泥鳅和青蛙体内的有机氯类污染物的水平和分布,发现了PCBs和OCPs的生物累积作用具有种间差异和地点特异性,中华绒螯蟹对PCBs和OCPs具有较强的生物累积能力,计算得出其对六六六(∑HCH)、滴滴涕(∑DDT)、灭蚁灵、六氯苯(HCB)和多氯联苯(∑PCB)的生物土壤累积因子分别为24.5、15.3、122.2、28.1和54.6。
针对新型POPs六溴环十二烷(HBCDs)、四溴双酚A(TBBPA)和多氯萘(PCNs),建立了复杂基质中三类新型POPs的选择性分离方法。以去活化硅胶为吸附剂,分别采用正己烷、正己烷/二氯甲烷(1∶1)和正己烷/二氯甲烷(1∶3)可将PCNs、HBCDs和TBBPA顺序洗脱,实现了三者的选择性分离。应用所建立的方法对加标的土壤样品提取液进行了测定。结果表明,该方法可以实现复杂基质中三类新型POPs的有效分离。
针对优控有机污染物的筛选,研究采用C18/HLB串联的固相萃取法进行水样富集,对水样进行全扫描分析,通过保留时间锁定(RTL)-解卷积技术(DRS)识别水样中痕量有机污染物,实现辽河流域水体中特征污染物的初步筛选与确定;对初步筛选出的污染物进行半定量分析,并计算污染物的风险商,确定最终的辽河流域优控污染物候选者清单,主要为多环芳烃等。此研究工作可为下一步污染物的监管提供参考和依据。
通过本论文的研究,证实了长期河流灌溉对稻田土壤PCBs污染的显著贡献,揭示了PCBs和OCPs的生物累积特征,发现了中华绒螯蟹的较强的生物累积能力。实现了复杂基质中PCNs、HBCDs和TBBPA的同时分离,方法有效、可靠。建立了基于风险分析的优控有机污染物筛选方法,并初步确定辽河流域优控污染物清单。研究揭示了传统POPs的污染规律,建立了新型POPs的监测技术方法,并初步确立优控污染物的筛选程序,为认识和防控各控制阶段的污染物提供了重要的理论基础和必要的技术支撑。