| 题名 | 同步测定沉积物-水界面无机/有机污染物被动采样装置的研发及应用 |
| 作者 | 雷沛 |
| 答辩日期 | 2017-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 单保庆 ; 张洪 |
| 关键词 | 被动采样 沉积物-水界面 Passive Sampling 多环芳烃 Sediment-water Interface (Swi) 自由溶解态浓度 Polycyclic Aromatic hydrocarbons (Pahs) 扩散通量 Freely Dissolved Concentration Diffusive Flux |
| 其他题名 | Development and application of a passive sampling device for synchronously determining freely dissolved concentrations profiles of inorganic and organic contaminants across the sediment-water interface |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 英文摘要 | 水体沉积物是水生态系统中物质循环和能量流动的重要区域。随着生活污 水、工业废水、农田径流等点面源污染输入，以及大气干湿沉降进入水环境中 的污染物，除小部分溶解在水体外，大部分吸附在悬浮颗粒物上，在重力沉降 等作用下最终储存在沉积物中，使沉积物成为各种化学品的归宿地和蓄积库。 当水体外源输入受到控制时，沉积物中的污染物又会通过再悬浮、分子扩散等 作用扩散进入上覆水中，从而对水中生物造成危害。在这些释放途径中，只有 分子扩散涉及到自由溶解态物质，它是两相中化学品逸度最直接的体现。研究 自由溶解态污染物在水体沉积物-水界面的迁移与扩散通量，对揭示多因子耦合 作用下的污染物迁移规律，以及评估污染物对沉积物、上覆水的潜在风险，具 有重要的理论和现实意义。 当前，关于有机污染物在沉积物-水界面的扩散通量研究，还存在主动采样 样品损耗、垂向样品分辨率不高以及计算结果误差较大等方法学上的问题，本 研究基于被动采样原理，分别以渗析小瓶和低密度聚乙烯（LDPE）膜为吸附相， 研制了同步测定沉积物-水界面无机/有机污染物的被动采样装置，开展关键参 数测定和野外原位应用，并验证被动采样装置测定沉积物孔隙水中自由溶解态 污染物浓度的可行性。主要研究结论如下： （1）设计并制作了含有无机/有机被动采样单元的沉积物-水界面被动采样 装置，开展了应用参数的测定 基于被动采样原理，设计并制作了由支撑框架、无机/有机污染物被动采样 单元组成的沉积物-水界面被动采样装置。室内静态模拟下磷酸盐和重金属等无 机污染物在 68 h能完全达到平衡， PAHs及 SPAHs类疏水性有机物约在 30 d 能达到平衡。基于动力学吸附测定的 16种 PAHs和 12种不同类别取代多环芳 烃（SPAHs）在 LDPE相与水相之间的分配系数（KLDPE）。验证了使用的 LDPE 膜满足 PAHs的“零汇”（Zero sink）假设条件。 （2）探究了典型浅水湖泊太湖沉积物 PAHs沉积过程，明确了流域发展 会显著影响沉积物 PAHs负荷 考察了太湖北部湖湾 16种优控 PAHs时空分布特征，并测定柱状沉积物上 覆水和孔隙水中自由溶解态 PAHs浓度，评估其毒性风险。北部湖湾柱状沉积 物中 PAHs含量、沉积通量以及 BaP毒性当量表现出一致性的变化趋势，从 20 世纪 80年代迅速增加并在 2000年以后稳步下降。流域社会经济发展会显著影 响水体沉积物中 PAHs负荷，近十几年来 PAHs沉积通量的下降也显示太湖流 域控制沉积物 PAHs取得了初步成效。北部湖湾沉积物是自由溶解态 PAHs的 “源”，但上覆水和孔隙水中 PAHs没有或仅有低的生态风险。 （3）开展了被动采样装置在典型浅水湖泊巢湖的原位应用，同步获取了 高分辨率沉积物-水界面无机（1 cm）/有机（2 cm）污染物自由溶解态浓度剖 面，识别了沉积物的“源/汇”作用 被动采样装置的吸附相（LDPE）上 PAHs和 SPAHs的吸附量随着萃取时 间的增大而增大，并呈现良好的线性关系（R2 > 0.90，p < 0.05），实验得到的 PAHs和 SPAHs采样速率常数（R）范围为 0.000030（NaP）~0.000409（AQ） cm3 s-1。在典型浅水湖泊巢湖开展原位应用，获取了高分辨率的无机/有机污染 物自由溶解态浓度剖面，并计算了界面扩散通量，低环类 PAHs及 SPAHs具有 较高扩散通量，表现为沉积物孔隙水向上覆水释放，呈现出“源”的作用，但 沉积物对高环类目物却呈现出“汇”的作用。沉积物对部分有机污染物（如 3,6- 二甲基菲（3,6-DMP）、1-硝基芘（1-NP）等）会进行“源-汇”作用的切换。 研制的沉积物-水被动采样装置能获取目标物在沉积物 -水体界面两侧高分辨的 无机（1 cm）/有机（2 cm）污染物的浓度分布，为研究沉积物-水界面污染物 的迁移转化行为提供了良好的技术手段。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/38639]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院生态环境研究中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 雷沛. 同步测定沉积物-水界面无机/有机污染物被动采样装置的研发及应用[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论