城市土壤降雨径流中多环芳烃的污染特征及影响因素研究

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多环芳烃(PAHs)作为一种最常见的POPs,由于其自身的半挥发性,可以迁移到较远距离,因此在各个环境介质中都广泛存在,污染范围极广,污染程度也高。在工业化及城市化程度较高的地区,环境中PAHs的浓度往往很高。随着能源的不断消耗及粗放式的排污手段的双重夹击,PAHs污染呈现逐年上升趋势。因此,城市地区PAHs的环境问题一直是科学研究的关注热点。非点源污染比点源污染危害更大,而目前对于城市非点源污染研究主要集中于不透水面。本研究以城市土壤在降雨过程中形成的径流中的PAHs为研究对象,系统研究了降雨径流中:PAHs赋存特征及动态过程,并对径流中PAHs的影响因素进行了分析。对各样点径流中PAHs的来源进行了定性和定量分析,分别利用苯并芘毒性当量浓度、危害商值法和风险商值法对PAHs进行了生态风险评价。结论如下:(1):就径流中Σ16PAHs的几何均值来看,按其浓度大小依次为工业点(2632.22ng·L-1)、居民点(1405.26ng·L-1)、校园(1087.63ng·L-1)。这主要与采样点的周围环境有关。3个样点中溶解相和颗粒相占Σ16PAHs的比值分别为校园(9.15%、90.85%)、居民点(6.17%、93.83%)、工业点(6.91%、93.09%)。3个样点均表现为4环占绝对优势,其他环数存在差异。PAHs浓度箱式图和EMC趋势线中可以看出,工业点的污染物浓度变化最大,具有工业点>居民点>校园的规律。2015-08-22次降雨径流过程中污染物浓度变化比2015-06-26次降雨径流中的污染物浓度变化大。(2):从整体来看各环PAHs和Σ16PAHs质量浓度呈现出逐渐降低的特征。冲刷过程中溶解相和颗粒相中PAHs动态变化表现出基本一致的趋势,但溶解相PAHs的质量浓度明显低于颗粒相。且溶解相中高环组分PAHs最低,而颗粒相中2环PAHs浓度最低。08-22次降雨最大径流速率出现在径流中期,因此径流中PAHs浓度的最高峰值也相应后移到径流中期。(3):TOC、TSS与PAHs之间均表现出显著的相关性。PAHs与径流量之间没有明显的相关性。可能与土壤可蚀性有关,土壤可蚀性指标越大,径流量对PAHs的影响越大。土壤PAHs流失量与径流中PAHs浓度具有显著相关性。土壤本身的赋存特征是影响径流中PAHs的重要因素。降雨会使土壤PAHs流失,造成PAHs浓度降低。但大气沉降又向土壤输入PAHs,使土壤PAHs不断累积。对校园土壤在径流采样期间的PAHs浓度监测表明,大气沉降对土壤PAHs的输入作用大于径流冲刷对土壤PAHs的输出作用。(4):运用特征比值LMW/HMW、Fla/(Fla+Pyr)、Ant/(Ant+Phe)、 BaA/(BaA+Chr)对径流中PAHs来源进行解析,结果为PAHs来源整体为热解来源。主成分分析对各样点PAHs进行来源解析的结果中,校园和工业点共提取出3个主成分,居民点提取出2个居民点。对主成分进行多元线性回归算得各个主成分的贡献率。可知校园燃煤/交通燃油解释了69.2%的贡献率。居民点为混合污染来源,石油泄漏/燃煤和交通燃油分别解释了59.4%和40.6%的贡献率。工业点的主要污染源为交通燃油来源和燃煤来源,分别解释了49.3%和38.7%的贡献率。(5):径流中PAHs的TEQ在各样点的关系为工业点>居民点>校园。08-22次降雨事件中3个样点径流TEQ值均大于06-26次降雨事件相对于的PAHs的TEQ值。06-26次降雨径流中,各采样点Σ16PAHs的风险等级均为中等风险2级;08-22次降雨径流中,校园和居民点的风险等级为中等风险2级,而工业点的风险等级为高风险。
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