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氟工业区河流全氟化合物-PFCs 输移的时空特征研究

文献类型:学位论文

作者朱朝云
学位类别硕士
答辩日期2014-05
授予单位中国科学院研究生院
授予地点北京
导师王铁宇
关键词全氟化合物 氟工业区 河流输移 时空分布 危害评估 Perfluorinated compounds fluorine industrial area river transport spatial distribution hazard assessment
其他题名Spatial-temporal Characteristics of PFCs transportation in river along fluorine industrial area
中文摘要      在过去的 60多年,全氟化合物(PFCs)由于其特殊的物理化学性质而被普遍应用于多种工业与民用领域的产品生产过程中,也使得 PFCs通过多种方式进入到环境介质中。它们在环境中的持久性以及本身所具有的难降解性、生物蓄积性和生物毒性,使得 PFCs在各类环境介质、生物体和人体内都能检测的到,并成为威胁生态环境安全和人群健康安全的隐患。目前全球范围内已经开始限制毒性较大的 PFOS的生产与使用。
      全氟化合物的河流输移是其在环境中的主要传输途径,当前国内关于水环境中 PFCs的研究主要集中于各类水体、沉积物   PFCs的污染程度和空间分布等,而对典型氟化工区周边水环境 PFCs的污染特征以及长期河流输移特征尚未有相关结论。因此本文选择阜新典型氟工业区河流(大凌河及其主要支流)为研究对象,分不同的时期进行了多次采样,对水体中 PFCs的污染特征、空间分布以及河流输移和风险评估等做了具体分析,得出以下主要结论:
大凌河水体中全氟化合物浓度水平变化幅度较大,总浓度变化范围为 1.09 ~9536 ng/L,主要 PFCs组分为  PFBA、PFBS和  PFOA,这三者的浓度对总浓度的贡献达到 90%以上。研究区域水体 PFCs在空间上的含量分布变化也很大,PFCs总浓度最高的河段是细河流经阜新氟化工园区河段,其次是细河汇入大凌河主河道后河段,细河流经阜新市区河段   PFCs浓度水平较低,大凌河白石水库河段PFCs水平最低。研究区域内水体   PFBA、PFBS以及    PFOA含量的空间分布与PFCs总量的空间分布十分一致。
      研究区域内全氟化合物的河流输移特征受研究区域内氟工业区的影响极大,主要表现在细河阜新河段和大凌河锦州河段。细河在流经阜新市区时水体中全氟化合物总量水平较低,流经氟化工园区后,水体中全氟化合物含量急剧升高,并且在整个氟化工区河段含量均较高。细河汇入大凌河主河道后受到大凌河水的稀释作用水体全氟化合物浓度有所下降,但仍然保持在较高水平。大凌河下游水体全氟化合物浓度由于接纳了上游 PFCs输入也较高,并维持在相对稳定的浓度水平。在研究期间水体中全氟化合物最高浓度时期是 2013年  7月份,最低浓度时期是 2013年  1月份,PFBA、PFBS和   PFOA含量的时间变化趋势基本上与全氟化合物总量保持一致。
      研究区域不同河段全氟化合物污染来源不同。细河流经阜新市区河段水体中PFCs来源主要是含氟产品的使用;流经氟化工区域有含  PFCs污水的直接排放,该区域主要有两大氟化工园区,并且对园区企业的含氟产品分析发现有年产几千吨的含氟相关产品生产项目,而含氟产品生产过程会产生多种含氟有机物质以及全氟羧酸盐,由此推断这两个工业园区的生产排放是全氟化合物的主要污染来源;细河汇入大凌河主河道后河段水体全氟化合物主要来源是上游输入,即氟化工区排放输入;大凌河白石水库河段水体样品中 PFCs含量很低,且该区域没有明显化工污染源,可能来源于生活污染源和大气沉降。
      研究期间大凌河水体中全氟化合物(PFOA、PFOS、PFBA和   PFBS)浓度对水生态系统的整体危害很小,部分断面 PFOS的含量对研究区域内食鱼禽类有一定危害。大凌河白石水库河段水体全氟化合物的饮用水健康风险分析表明该河段作为饮用水源河段不会对人体健康带来危害。研究区域内沉积物中的 PFOA和PFOS对底栖生物的危害较小。
英文摘要      In   the  past   60   years,   perfluorinated   compounds  (PFCs)   have   been   used universally   in    both   industrial    and   domestic    products   due   to    their   unique physicochemical  characteristics,  which  made PFCs  enter  the  environment  through various ways. Their characteristics  of environmental persistence, hard to  degradation,bioaccumulation  and biological  toxicity  made  PFCs ubiquitously  distributed  in the world within  the scope  of  the all  kinds of  environmental media,  organisms and  the human body. The  widely existence of  PFCs has posed  certain environmental risks to the ecosystems  and  human. The  production and  usage  of Perfluorooetane  sulfonate(PFOS) have been restricted worldwide by now.
      The   transportation   of   PFCs   in   river  system   is   considered   as   the   main environmental transport way of  PFCs. Research of PFCs in  China water environment so  far have  been  mainly  focused on  their  occurrences  and distributions  in  diverse water  bodies  and sediments,  yet  little  information  is  available about  the  pollution characteristics and  long-term  transport behavior  in  water bodies  adjacent to  typical fluorine industrial  area. The  present study  focused on  the PFCs  pollution in  Daling River  adjacent  to  typical  fluorine  industrial area  of  Fuxin  City.  The  occurrences,distributions, transport in river and hazard assessment of  PFCs were analyzed through 5 researches in different period. The major conclusions could be drawn as follows:
      The concentrations  of ΣPFCs  in  Daling River  ranged from  1.09 to  9536 ng/L. Perfluorobutane    sulfonic   acid    (PFBS),    perfluorobutanoic    acid    (PFBA)   and perfluorooctanoic  acid (PFOA)  were dominant  components  with contributions  over 90 percent  to the  total PFCs. The  spatial distribution  of ΣPFCs in  water of  research area varied largely.  High concentrations of ΣPFCs  were widely found in  the reach of the Xi River adjacent to the fluorine industrial parks of Fuxin while the concentrations of  ΣPFCs were  low in  reach  flow through  Fuxin  City. After  the  Xi River  met  the Daling River,  the  concentrations of  ΣPFCs  decreased but  were still  very  high. The concentrations of ΣPFCs  in Baishi Reservoir reach  were lowest in research  area. The spatial   distribution   of   PFBA,  PFBS   and   PFOA   were   consistent   with   spatial distribution of ΣPFCs.
      The  transport  behaviors  of  PFCs  in  river  were  significantly  affected  by  the existence of the  fluorine industrial parks  in study area,  and this situation was  mainly observed  from Fuxin  reach  of  the Xi  River  to Jinzhou  reach  of  the Daling  River.     When the  Xi River  flow through  Fuxin City,  the concentrations  of PFCs  were very low. After the river flow into  the fluorine industrial area where two fluorine industrial parks located, the concentrations of PFCs increased sharply and kept at  a high level in this  area.  When   the  Xi  River  joined   Daling  River,  the  concentrations   of  PFCs decreased  due  to  dilution but  still  on  a  relatively  high  level.  The downstream  of Daling  River also  have  a relatively  high  level  of PFCs  because  of  the input  from upstream. In study period, July of 2013 had the highest levels of ΣPFCs while January of 2013 had the  lowest levels of ΣPFCs  on average. The time trends  of PFBA, PFBS and PFOA were in accordance with ΣPFCs.
       There may  have different sources  of PFCs in  different reaches of  river in  study area.  The  main  source   of  PFCs  in  reach  inside  Fuxin   City  may  be  the  use  of fluorinated products.  Two fluorine  industrial parks  located  in the  fluorine industrial area and discharge sewage directly to the Xi  River. The annual capacity of fluorinated products  in companies  inside these  two  parks have  reached  to thousands  tons,  and many  organic fluorine  chemicals  and  salts  of PFCs  were  produced  in the  product process of fluorinated products, which  might be the main source of  PFCs in this area.
The source  of PFCs in  downstream of Daling  River was the  input from upstream  of the Xi  River.  No industrial  source were  found  in Baishi  Reservoir reach  of  Daling River, and  the  low level  of PFCs  in this  area  might come  from domestic  pollution sources and atmospheric deposition.
      The hazard of  PFOA, PFOS, PFBA and  PFBS in surface  water of Daling River to the  aquatic ecosystem  were low  in  study area,  but the  concentration of  PFOS in several points of  Daling River had  caused risk to fish-eating  birds in study area.  The drinking water  health risk  analysis of  PFCs  in surface  water from  Baishi Reservoir reach showed no risk to human health. The risks of PFOA and PFOS in sediment were also very low in study area.
公开日期2015-07-07
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/15625]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
朱朝云. 氟工业区河流全氟化合物-PFCs 输移的时空特征研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2014.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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