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北运河水系中农药污染特征及其生态风险研究

文献类型:学位论文

作者张阳萍
答辩日期2021-06
文献子类博士
授予单位中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师杨敏 ; 张海峰
关键词有机氯农药,农药筛查,城市污水厂,北运河水系,生态风险 organochlorine Pesticides, Pesticide Screening, Wastewater Treatment Plant, North Canal Aquatic System, Ecological Risk
学位名称工学博士
学位专业环境工程
其他题名Profiles and risk assessment of pesticides in North Canal aquatic system
英文摘要

        传统农药如有机氯农药具有较强的生物毒性以及持久性,已经逐渐被新兴 农药代替使用。这些农药在城市里被广泛用于草坪、高尔夫球场维护,建筑材 料防腐、药物的有效成分等。研究表明新兴农药在环境中很容易发生降解并生 产新的产物,部分产物的内分泌干扰性以及遗传毒性比母体更强。本研究首先 对城市受纳河流中的有机氯农药进行了污染评价,在此基础上,使用高效液相 色谱-四级杆飞行时间质谱仪(HPLC-QTOF-MS)联合高分辨数据谱库对污水和 受纳河流中的新兴农药和转化产物进行了识别研究,最后对受纳河流中农药污 染状况进行了风险评价。城市水体中的农药污染物的分析状况如下:

       斯德哥尔摩公约实施以后,北京市受纳水体中大部分有机氯农药如七氯, 六氯环己烷,六六六和滴滴涕等的浓度水平显著降低。但是,艾氏剂 (13.4-163 ng/L)、狄氏剂 (1.1-23.3 ng/L)、阿特拉津 (9.3-311 ng/L)等在水体中的含量仍然 处于较高水平。风险评价结果显示艾氏剂和阿特拉津对鱼类和藻类构成潜在风 险。

        使用 HPLC-QTOF-MS 共识别水体中农药及其转化产物 59 种,通过定量和 半定量的方法对其浓度水平进行评估,结果显示转化产物检出浓度普遍高于母 体,其中咪鲜胺的转化产物咪鲜胺-1 平均检出浓度 (168 ng/L) 是其母体 (1.4 ng/L)的 120 倍。杀菌剂及其相关产物是污水厂出水中的主要污染物,排入河流 后导致下游污染物浓度升高。污水厂出水中还检出大量避蚊胺,少量的新烟碱 类、苯甲酰脲类杀虫剂和转化产物,其检出浓度高于受纳水体,这就说明这些 污染物主要用于家庭卫生,从而随着城污系统进入受纳水体。而除草剂及其相 关产物在受纳水体中的含量高于污水厂出水,这是因为除草剂使用单一,主要 在城市绿化中控制杂草生长,最终随着地表径流进入受纳水体。生态风险评价 结果显示 21 种污染物风险熵大于 0.1,其中 13 种农药大于 1,属于高风险污染 物。最后皮尔森相关性分析结果显示 42%的农药可能来源于污水厂,但是除草 剂更可能来源于城市绿化、农田使用等。

       研究表明传统的污水处理工艺仅对部分农药去除效果明显,如 2-羟基苯并 噻唑、多菌灵、非诺贝特酸、避蚊胺、毒死蜱等。但是会伴随着副产物生成如 2-氨基苯并咪唑、醚菌酯-8-5、氧烟酸等。同时研究表明传统的污水处理工艺对 大部分农药如戊唑醇、丙环唑、己唑醇、氟虫腈等的去除率较低。由于工艺去 除效率有限,污水厂出水中多菌灵和嘧菌酯的风险熵已经大于 1,排入受纳水 体后对生物安全造成严重影响。此外,风险熵大于 1 的物质还有扑草净和阿特 拉津,属于高风险污染物。戊唑醇、丙环唑、氟虫腈风险熵介于 0.1 和 1 之 间,属于潜在风险污染物。

          综上所述,北运河中传统有机氯农药检出水平明显下降,但是检出大量的 新兴农药及其代谢产物,严重影响水生态安全。研究表明大部分农药很难被传 统污水处理工艺去除,同时伴随着副产物生成,这些污染物最终随着城污系统 进入受纳水体。因此建议提高污水处理效率,同时从源头控制农药排放,并加 强农药及其转化产物的监测管理。

页码147
源URL[https://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/47156]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
张阳萍. 北运河水系中农药污染特征及其生态风险研究[D]. 北京. 中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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