溶解态有机质驱动下多环芳烃在河流悬浮物中吸附/解吸机制

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous organic contaminants in many rivers in the world.Many rivers in arid regions of northwest China contains high concentration of suspended matter because of the heavy losses of soil and water.The influencing factors and influence mechanism about sorption/desorption of organic contaminants on/from suspended matter is not very clear. The original objectives of this project are, using PAHs as the targeted pollutant and using Weihe river as the representative of rivers in northwest China, to characterize the concentration and source of 16 PAHs in Shaanxi reach of Weihe river. And on that basis,using phenanthrene and pyrene as representatives of PAHs, we want to study sorption/desorption of PAHs on/from suspended matter drived by dissolved organic matter(DOM).This study will be carried out by a simulator made by ourselves.In this research humus, carbohydrate and amino acid will be used as the representatives of DOM. The project can rich the theory of behavior of organic pollutants in water environment, and provide scientific evidence for contamination control of PAHs in river in arid regions and water safety.

多环芳烃是国内外河流中普遍存在的一类有机污染物。我国西北干旱地区由于水土流失严重，导致很多河流中悬浮物含量较高。当前有机污染物在河流悬浮物中吸附/解吸过程的影响因素和影响机理研究还比较薄弱。本项目拟以多环芳烃作为目标污染物，以渭河作为我国西北干旱地区河流的代表，在系统了解渭河干流陕西段16种多环芳烃的污染水平和来源的基础上，以菲和芘为多环芳烃的代表，通过自制的悬浮装置，研究腐殖质、碳水化合物和氨基酸等溶解态有机质驱动下，多环芳烃在河流悬浮物中吸附/解吸机理，丰富污染物在水中迁移转化的影响因素及机制的相关理论，为旱区河流中多环芳烃类污染物的控制和用水安全提供科学依据。

渭河是西北旱区典型的多泥沙河流，有机污染严重，导致渭河流域水资源缺乏。因此，实施了渭河流域综合治理专项工程。本项目在渭河布设了37个采样点，于2014、2015和2016年三次采集了水样和沉积物样品，测定了水溶解态、悬浮态和沉积物中16种多环芳烃及部分有机氯和酚类化合物的浓度，及周边区域有机污染状况，重点分析了渭河中持久性有机污染物PAHs的污染水平及分布特征，解析了其主要来源，并评价了PAHs 潜在的生态风险。又通过对渭河水中PAHs在悬浮物颗粒物上的吸附行为及溶解性有机质对其吸附影响的研究，对渭河PAHs的迁移转化有了进一步的认识。2014-2016年渭河中水溶解态16种多环芳烃的平均浓度分别为835.4 ng/L、278.4 ng/L和108.6 ng/L。对于悬浮态，2014和2015年PAHs的平均浓度分别为20780 ng /L和2286 ng/L，与国内外河流相比，2014年渭河悬浮物中∑PAHs浓度较高。沉积物中，2014、2015和2016年PAHs的平均浓度分别为2000 ng/g、1340 ng/g和539.1 ng/g。各介质中PAH市浓度均呈逐年下降趋势。渭河中游溶解态和沉积物中PAHs浓度最高，下游浓度最低。而悬浮物中PAHs的浓度表现为下游最高，上游最低。通过计算Ant /( Phe + Ant )和Flu /( Flu +Pyr)比值，发现渭河PAHs来自石油和燃烧的混合源。通过与沉积物质量指数对比，发现沉积物中PAHs的风险逐年下降。利用自制悬浮装置，模拟悬浮实验发现，渭河悬浮物对芘的吸附能力强于菲，芘的吸附平衡时间更短。温度升高，抑制了悬浮物对芘和菲的吸附。溶解态有机质的存在，缩短了吸附平衡时间，增加了悬浮物对PAHs的吸附量。