环糊精提取技术评估土壤PAHs生物有效性的机制与模型-环境科学专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 大连理工大学硕士学位论文摘 大连理工大学硕士学位论文 摘 要 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon，PAils)是一类典型的疏水性有机污染 物，广泛存在于土壤中，且具有致畸、致癌和致突变效应。羟丙基．13．环糊精 (Hydroxypropyl．B-cyclodextrin，HPCD)提取技术是评估污染物生物有效性的技术之一， 主要用于开展HPCD对污染物的生态风险评估。然而由于目前所研究污染物的种类单一， 使其忽略了污染物之间的化学多样性的影响，进而使得HPCD提取技术评估污染物生物 有效性的机制认识不够完善。本研究采用野外土壤综合考察HPCD对15种PAHs的包 合作用、脱附性能及蚯蚓富集的影响，分别从PAHs环境赋存、生物效应等方面明确PAlls 的化学多样性及HPCD对土壤中PAHs的提取机制，从而阐明HPCD提取评估土壤中 PAHs生物有效性的机制并在此基础上建立HPCD提取与蚯蚓富集的预测模型。 通过加速溶剂提取技术测试了31种土壤中15种PAHs的总量。通过双比值法分析 表明高速公路附近土壤的PAHs主要来自化石燃料高温燃烧，化工厂、焦化厂和农田附 近PAHs主要来自石油挥发和煤、木材等燃烧，而港口附近的PAHs主要为复合污染。 通过对土壤中PAHs总量与土壤理化性质的相关性分析可知，土壤中PAHs的总量与土 壤有机碳含量、比表面积、土壤粘粒分数和砂粒分数正相关，其关系式为 C 。：0．48X1+0．33X2+0．36X5+0。20X7(R：：0．95，口：31)不同种类PAHs的浓度分别与土壤有 机碳含量、比表面积、孔容、孔径、粒级分数和风化指数相关(R2：0．54～0．94，刀：31)。结 果表明，不同种类PAHs的环境赋存存在差异。 通过蚯蚓富集实验研究了蚯蚓对不同土壤中PAHs的富集能力。结果表明，PAHs 未校正及校正BSAF的平均值分别在0．06士0．04(1nP)～0．18+0．10(Nap)并U 0．12+0．05 One) ～0．35士0．1 1(Nap)之间。根据Statistic Package for Social Science(SPSS)相关性分析表明， 不同种类PAHs的未校正BSAF与土壤和PAHs的理化性质相关，其关系式为 logBSAF=-o．98X3+0．35X5+0．48X8+0．15X9—1．OOXll+0．45X15—0．28X16(R2=0．80,n=390)， 其相关性因素分别为有机碳含量、分子极化率、粘粒分数、粉粒分数、摩尔体积和生物 降解速率，其中土壤有机碳含量和PAHs的分子极化率对BSAF(Biota．Soil Accumulation Factor)的贡献较大。结果表明，蚯蚓对PAHs富集能力的差异是PAHs的自身理化性质 及环境赋存共同作用的结果。 通过HPCD脱附动力学实验及有效态提取技术研究了HPCD提取评估土壤中PAHs 生物有效性的机制，并在此基础上建立HPCD提取与蚯蚓富集之间的预测模型。通过 SPSS相关性分析表明，PAHs的HPCD提取浓度与土壤总量浓度的比值及BSAF二者共 同与土壤有机碳含量、生物降解速率、粘粒分数和粉粒分数相关，其中有机碳含量贡献 万方数据 环糊精提取技术评估土壤PAHs生物有效性的机制与模型最大。HPCD提取后土壤理化性质的变化与蚯蚓富集过程类似，二者均使土壤中的大颗 环糊精提取技术评估土壤PAHs生物有效性的机制与模型 最大。HPCD提取后土壤理化性质的变化与蚯蚓富集过程类似，二者均使土壤中的大颗 粒转化为小颗粒且比表面积增大，且反应HPCD包合能力的包合常数与反应蚯蚓富集能 力的BSAF共同与PAHs分子极化率和摩尔体积相关。结果表明，HPCD提取过程能够 模拟蚯蚓在土壤中的富集过程且二者可能具有相关性。 利用SPSS蓝线估计建立26种土壤中15种PAHs蚯蚓体内浓度与HPCD提取浓度 的逐一预测模型(G一：((c’一+七)／a)。5+五)(R2=0．88～0．95，刀=26))。将1 8种土壤中15种 PAHs的单个及总量浓度混合，建立蚯蚓体内浓度与HPCD提取浓度之间的混合模型， G一=((e一+91．58)／0．0049)。5136．96(R2 0．96，／／=270)，并随机选取4种不同类型的8种 土壤对预测模型进行验证。结果表明，通过模型得到的蚯蚓预测值与实测值之间相关性 很好，关系式为y：1．21x—o．13(R：：0．93．力：120)。利用26种土壤中15种PAHs的蚯蚓 体内摩尔总量浓度与HPCD提取摩尔总量浓度之间的关系建立模型 (G一=((G蚴一o．018)／1．48)05—0．239)(R20．92，／1=26))并结合蚯蚓CBR指