第一章痕量有机污染物的主要类型.docx
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1、第一章痕量有机污染物的主要类型、分布特征及污染源分析第一节 不同环境中典型痕量有机污染物的类型及分布特征污染物是指进入环境后使环境的正常组成发生直接或间接有害于生物生长、 发育和繁殖的变化的物质。污染物按其性质的差异可划分为物理、化学和生物的 污染物。化学污染物又可分为无机和有机污染物;物理污染物又可分为噪声、微 波辐射、放射性污染物等;生物污染物又可分为病原体、变应原污染物等。本章 主要介绍毒害性有机污染物的类型及主要分布特征。化学工业的进展,特殊是化石燃料的开发采用,造成环境中毒害性有机物广 泛分布。自二十世纪七十年月(1974年)美国环保局首次在自来水中觉察了毒 害性有机物之后,环境中有
2、机污染物对环境的危害开头引起全世界的关注,并渐 渐成为环境管理和讨论的重点。我们我国环境中有机污染物的讨论正在渐渐开 展。2000年包括我们我国在内的90个我国正式签署了 “关于长久性有机污染物 的斯德哥尔摩公约”,从而正式启动了人类向有机污染物宣战的进程。目前,国 外大气污染讨论方面取得了很大的讨论进展,尤其在气溶胶中的PAHs的组成(汤 国才,1993)、分布(Nikolaou等,1984)等方面的讨论比拟深化。有机污染物大致可分为两大类:一类为量大易降解的有机物(包括生物降解 和化学降解),可用B0D (生物需氧量)和COD (化学需氧量)指标来评价;另一 类为有毒有害难降解有机污染物(
3、微量有机污染物)。环境中微量有机污染物种 类繁多,常见的有机污染物主要包括直链脂肪烧、多环芳烧(PAH)、多氯联苯 (PCB)、有机农药(主要为硝基芳烧化合物、有机磷、有机氯等)、金属有机化 合物等。其中烧类污染物为最常见的有机污染物之一,主要包括直链脂肪烧、环 烷烧、多环芳煌(PAHs)等。很多烧类有机污染物为毒害性污染物,尤其是很多 多环芳犬类化合物均为致癌物(Diana等,1990;Xu等,1995;Dur Iak等,1998)。 在美国环保局(EPA)规定的129中优先掌握的污染物中,有机物有114种。我 们我国环保局公布的优先掌握的污染物中有15类69种有机污染物,其中毒害性 有机物
4、58种。尽管多环芳燃等微量有机污染物在环境中一般含量不太高,但其毒性大,不 易降解,它们具有很强的远距离迁移的力量;由于他们难溶于水,但对生物体内 的脂肪具有很强的亲和力,可以在动物和人的食物链内积累而被生物体富集。上 述特点导致这类化合物无处不在,极犯难以掌握,已经或即将对生态环境及人体 健康造成极大的危害。正如莱斯特B布朗(2000)指出的,目前二恶英和多氯 联苯等长久性有机污染物(POPs)不受掌握地传播,并且进入了我们的食物、水、 环境和我们的身体,让地球每个角落的人及野生生物都深受其害。造成对这类化 合物无处不在,掌握极为困难,重要的手段是掌握污染源。我们我国河流、湖泊、地表径流及地
5、下水均受不同程度的污染,这些污染物 主要包括各类烷烧、烯烧、多环芳烧、多氯联苯以及酚类、氧化物等有机化合物。 其中有些具致癌作用,如六氯苯、苯并龙、多氯联苯、三氯甲烷、四氯甲烷、氯 乙烯、苯并b萤慈等。土壤、沉积物中有机污染也非常严峻,我们我国很多河 流的沉积物中也均检测到不同含量的多环芳烧等烧类污染物,珠江三角洲地区河 流表层沉积物样品中共检出102种PAHs, 16种优先掌握PAHs也都被检测出(麦尊(phenanthrene)在(pyrene)窟(chrysene), 甚(picene)并四笨(亦称丁省) (naphthacene)111213141xxwo:87654花(perylen
6、e)并五笨(亦称戊省) (pentacene)会(coronene)13141876卵笨(ovalene)13 1415 16 17 181:;COXWO;10 987654并七笨(hepta cent)图1-8环境中主要多环芳烧结构式(一)苗(indene)7 8 184苴(azulene)蔡(naphthalene)范(acenaphehylene)笏(f luorene)5104M( anthracene)图1-9环境中主要多环芳烧结构式(二)图170天津土壤中检测出的多环芳烧(图中序号所代表的化合物见表1-4)表1-4 图1-10中芳煌化合物编号序号峰 号化合物名称序号峰号化合物名称序
7、 号峰号化合物名称1二危烯3060C2-二苯并吠喃114乙基二苯并噬吩24-52-乙基茶+ 1乙基茶3161Cz-二苯并吠喃115二甲基二苯并噬吩36-72,6- + 2,7-二甲基泰1962笏116二甲基二苯并噫吩48-91,7-+1,3-二甲基蔡632-甲基笏117-118二甲基二苯并噬吩5101,6-二甲基蔡641-甲基笏119二甲基二苯并噫吩611-12二甲基蔡65甲基笏120二甲基二苯并噬吩7131,5-二甲基泰66C2-笏121二甲基二苯并嚏吩8范67+68C2-笏226-a三甲基二苯并噫吩9141,2-二甲基幕69C2-笏226-b三甲基二苯并噬吩15-16甲基-已基奈70C2-
8、笏123三甲基二苯并噬吩10-12甲基联苯71C2-笏124-125三甲基二苯并噬吩14-18二甲基苯3272菲20-22二甲基联苯3373126三甲基二苯并噬吩17甲基-已基蔡34-37C2-笏181,3, 7-三甲基奈41743 -甲基菲53128萤意191,3, 6-三甲基叶42752-甲基菲56129花201,4, 6-三甲基奈43769-甲基菲61-6213011H-苯并a笏212, 3, 6-三甲基泰44771-甲基菲63319惹怖22+231,2, 7-三甲基茶+2, 3, 5-三甲基恭4678乙基菲64131代小苯并笏241,2,4-三甲基泰4779-81乙基菲十二甲基菲132
9、2 -甲基花251,2,5-三甲基泰48823,5-二甲基菲1334 -甲基花261,4, 5-三甲基蔡49832, 7-二甲基菲134a1-甲基花271,3,5,7-四甲基蔡50842,10-二甲基菲134b1-甲基花281,3,6, 7-四甲基恭51852, 5-二甲基菲291,4, 6, 7-四甲基奈52861,7-二甲基菲73135苯并a通301,2,5,7-四甲基蔡872, 3-二甲基菲74136屈312,3,6, 7-四甲基泰881,9-二甲基菲75-811373-甲基屈321,2,6,7-四甲基泰891,8-二甲基菲1382-甲基屈331,2,3,6-四甲基茶901,2-二甲基菲
10、1394-甲基屈341,2,5,6-四甲基茶5991C3-菲1406-甲基屈351,1 -联苯92三甲基菲1411-甲基屈481,2二氧化危93三甲基菲83151苯并萤意49甲基7,2二氢化危94三甲基菲84152苯并e花50甲基7,2二氢化范95三甲基菲85153苯并a诧51C2T,2二氢化范96三甲基菲86154北52C2-1,2二氢化危97三甲基菲69155苯并b江并2, 1-d小 吩1353二苯并啖喃98三甲基菲70苯并ghi荧意2354甲基二苯并吠喃99三甲基菲71156苯并出蔡并1, 2-d 吩2455甲基二苯并吠喃451072-苯基泰72157苯并b蔡并2, 3-d 32,00
11、Abundance33.0034.0035.0036.0037.0038.0039.0040.00-11.0042.0043.00600000400000200000Tin ef 32.0033.0031.0035.0036.00kn 206.00(205.70to206.70):11278 79-81 8 83 又空智7 88 899037.0038.0039.0040.0011.0042.0043.00图172 天津地区土壤样品中幕系列化合物质量色谱图(178 + 14n系列)图中化合物编号见表1-4环境介质中惹烯(1-甲基,7-异丙基菲)和海松烯(1,7-二甲基菲)可能来 源二苗类的海松
12、酸和松香酸,而海松酸和松香酸主要来源于高等植物松柏类的树 脂。陆相原油和古代沉积物中普遍含有海松烯和惹烯,沉积物中的惹力希可以在沉 积物的成岩早期形成。在原油和沉积物中惹炸的含量随成熟度的增加而降低,据 黄杏珍等(1993),在沉积物中惹烯和菲的相对含量形成鲜亮的消长关系,随埋 藏深度增大,惹烯含量降低,而菲的含量快速增加,并以成熟门限为界。这种关 系反映了在热力作用下,惹烯上的甲基、异丙基侧链断裂形成菲和甲基菲。说明 在成熟原油中惹烯的含量并不高。环境样品中的惹烯(1-甲基,7-异丙基菲)和 海松烯(1,7-二甲基菲)主要来源于煤或高等植物的燃烧。依据GC / MS z/m234、 219均
13、可检测到惹烯化合物(图173)。I O n 2 3 4.0 0 (2 3 3.7 0 to 234.70): ZZH035.DAbundanceT i m e - Abundance160001400012000100008 0 0 06 0 0 04 0 0 0T i m e - Abundance160001400012000100008 0 0 06 0 0 04 0 0 01 6 0 0 0 1 4 0 0 0 1 2 0 0 0 1 0 0 0 0 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0n 2 1 9.0 0 (2 1 8.7 0 to 219.70): ZZ
14、H035.D 一般低于5%。在煤、矿物油和木材等不完全燃烧产物中也含有这些化合物。萤 惠及龙系列化合物可以依据GC/MS z/m202+14n检测(图174)。128以制前山1SWW.图1-14 天津地区土壤样品中萤;t及在系列化合物质量色谱图(202+14n)图中化合物编号见表1-44.苯并a慈和屈系列化合物屈是成熟原油中最重要的一类化合物,而低成熟的原油中屈的含量不高,如 板桥凹陷低熟源岩中屈系列化合物的含量缺乏1%,且以屈和甲基屈为主,而成 熟原油中屈系列化合物含量多达10%,且以C2 、C3一屈含量明显增加(王铁 冠等,1995)O说明生物质中屈的含量含量不高。这一系列化合物可依据GC
15、/MS z/m228 + 14n 检测(图 175)。Ion 228 00 (227 70 to 228 70) ZZH059 D13550000228aTime-50,50 51 00 51 50 52 00 52.50 53.00 53 50 54 00 54 50 55 00 55 50 56 00 56 50 57.00 57.50 58 00 58 50 59 00 59 50 60 00 60 50 61.00 61 50Ion 242 00 (241.70 to 242 70) ZZH059 D50000137138 139 140 1413一|1I1-I I-|T*l-| 1
16、- 1 *Time- 50 50 51 00 51 50 52 00 52 50 53.00 53.50 54.00 54.50 55 00 55 50 56 00 56.50 57 00 57 50 58 00 58.50 59 00 59 50 60 00 60 50 61.00 61 5050000T.me- 50 50 51 00 51 50 52 00 52 50 53.00 53 SO 54 00 54 50 55 00 55 50 56 00 56 50 57 00 57.50 58.00 58.50 59 00 59 50 60 00 60 50 61.00 61 50图175
17、天津地区土壤中苯并a慈和屈系列化合物质量色谱图(228 + 14n)图中化合物编号见表1-45 .苯并萤意、苯并花及花系列化合物花是一种具有五个苯环的多环芳烧化合物,在各种沉积环境的现代沉积物、 古代沉积物和原油中分布均很普遍,地质体中的花不是直接来源于现代生物,而 是在沉积物成岩过程中由色素转变而成的。即在还原条件下由色谱如红牙色素和 4, 9-二羟基花-3,10-醍转化产生的。在地质体中也含有苯并萤:t、苯并花等化合 物。苯并萤:t、苯并馆等化合物和花也可以是化石燃料不完全燃烧的产物在大气 环境中转化而成。这类化合物可依据GC/MS z/m252 + 14n检测(图176)。800002S
18、OOO15000150001000069.00图1-16天津土壤中苯并萤;t、苯并龙及花系列化合物质量色谱图(252 + 14n ) 图中化合物编号见表1-46 .范与笏系列化合物(1)荒烯及笏系列在原油和古代沉积物中含有笏与烷基取代物笏,其中以笏和甲基笏含量最 高,甲基笏含量高于笏含量,二甲基笏、三甲基笏含量依次降低。这类化合物可 依据GC / MS z/m152 + 14n检测,在天津土壤中已经检测到的化合物主要有范嫌、 笏、甲基笏、二甲基笏等化合物(图177)。(2)(二氢化)范及氧笏、硫笏系列化合物氧笏(二苯并吠喃)、硫笏(二苯并噬吩)原油和古代沉积物中均有分布, 在原油中分布较广,且
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