北京地区表层土和典型土壤剖面含氧含硫环状化合物分布特征及成因机理

含氧、含硫环状化合物在土壤中分布广泛、成因复杂，其中有些毒性化合物化学性质稳定，进入土壤后可能导致土壤长期污染，存在不同程度的环境危害与生态风险。目前土壤中含氧、含硫环状化合物污染问题并未得到足够重视，这些化合物在土壤中的组成、分布、成因及主控因素等方面均缺乏系统研究，存在许多有待解决的科学问题。本项研究旨在通过对北京地区不同环境功能区、不同类型表层土及典型土壤剖面含氧、含硫环状非烃和杂环芳烃化合物化学组成的精细剖析，揭示不同背景条件下表层土及土壤剖面中这些化合物的组成特征与分布规律；根据分子标志物地球化学示踪原理分析其污染源类型及输入途径；结合模拟实验研究，探讨控制表层土和土壤剖面中含氧、含硫环状化合物分布的关键因素，重点讨论土壤主要理化特征（矿物成分、颗粒组成及有机质性质等）和土地利用情况等因素对土壤中这些化合物分布的影响,为土壤中这些化合物残留状况评估、污染源控制及生态评价提供依据。

根据北京地区不同环境功能区62个表层土和6条典型土壤剖面60个样品的实验结果，分析了表层土及土壤剖面中含氧、含硫非烃和杂环芳烃化合物的组成及分布特征，讨论了表层土及土壤剖面这些化合物的主要来源，并结合土柱淋滤模拟实验，探讨了其在土壤剖面的纵向迁移特点及主要控制因素，重点分析了TOC及淋滤水量对其迁移作用的影响。结果表明，表层土和土壤剖面中主要分布有正构脂肪酸、正构脂肪醇、正构脂肪酸甲酯、酞酸酯、甾醇和脱氢松香酸等系列的含氧非烃化合物，其中正构脂肪酸和酞酸酯含量最高，不同样点或剖面中含氧非烃化合物的含量及组成均存在一定的差异。含氧、含硫杂环芳烃化合物主要包括二苯并呋喃、甲基及C2-二苯并呋喃系列，二苯并噻吩、甲基、C2-及C3-二苯并噻吩系列和苯并萘并噻吩系列，不同环境功能区表层土中其组成和分布特征存在差别，工矿企业附近和城区土壤受含氧、含硫杂环芳烃化合物的污染最严重。表层土中正构脂肪酸主要来源于煤烟和生物源，部分地区受到油类及其燃烧产物的影响；正构脂肪醇主要来源于植物或者微生物源等；酞酸酯主要为人为源，与含酞酸酯类化合物的物质的使用相关；甾醇为生物源，以植物源为主；正构脂肪酸甲酯和脱氢松香酸分别来源于微生物或植物和软木燃烧产物；含氧、含硫杂环芳烃污染物主要来源于煤及油类燃烧产物和矿物油直接输入等，不同环境功能区污染源存在一定的差别。含氧、含硫杂环芳烃及非烃化合物主要分布在土壤剖面表层0～30cm处，其总量及各类化合物的含量均有随土壤深度增大而降低的变化趋势，在表层0~30cm含量较高且变化明显，深度大于30cm含量明显降低，且含量和组成均趋于稳定。淋滤实验后，土柱表层添加的含氧非烃化合物主要残留在表层0~5cm范围内，但所添加化合物的量均有不同程度的降低，且土柱深部土壤中含氧非烃含量很低，甚至低于原土中的，表明土柱淋滤实验过程中，不同剖面含氧非烃均存在向下迁移的现象，且以水溶方式迁移为主，不同性质的含氧非烃单体迁移能力存在差别。含氧、含硫杂环芳烃在土壤剖面上也都有一定的迁移性能力，且淋滤后不同深度土壤中含氧、含硫杂环芳烃的含量大都高于对应原土中的含量，这与多环芳烃在土壤剖面中的迁移特征类似。土壤TOC和淋滤水量对其迁移作用都有不同程度的影响，淋滤水量相同时，TOC含量越高，对这些化合物的富集作用越显著；TOC相同时，淋滤水量越大，这些化合物的迁移量越大。