壬基酚环境污染特性研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:sdhok
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我国是农药使用大国,农药助剂的环境污染问题日益受到关注。安全环保的新型农药助剂正在兴起,农药助剂的安全管理进程亟需推进。在此背景下,开展高风险农药助剂在水体、农田土壤和沉积物中的调查分析,研究其在土壤中的环境行为对加强我国农药助剂的使用管理和推动我国高效环保的新型农药助剂具有重要意义。本文利用超高液相色谱-质谱联用的方法研究分析了高风险农药助剂壬基酚在不同土壤中的降解、吸附和淋溶特性;太湖流域土壤、水体和沉积物中的残留状况,并对现有的污染水平进行了风险评价。主要研究结论如下:(1)建立了水、土壤和沉积物中壬基酚的分析检测方法,土壤样品经甲醇和乙酸乙酯(4:1,V:V)的混合溶液超声提取、二氯甲烷液液萃取后,UPLC-EIS-MS/MS检测分析,仪器检测限在2.90至24.3ng/L之间,回收率为73.6%-88.5%,RSD为3.7%~5.9%;水样用Oasis HLB固相萃取小柱富集、净化后,UPLC-EIS-MS/MS检测分析,回收率为76.1%~98.0%,RSD为5.9%-7.3%。(2)研究了壬基酚在5种不同土壤中的降解特性及吸附淋溶迁移特性。降解结果表明,壬基酚在好氧条件下,在5种土壤中的降解能较好的符合一级动力学方程,其降解趋势为前期快后期慢,最后稳定平衡,难以持续的降解,持久性增强。快速阶段降解半衰期分别为14.1、18.2、19.2、20.4、25.7d,慢速降解阶段半衰期分别为46.2、63.0、69.3、77.0、77.0d,相关系数γ为0.868~0.997之间。土壤有机质含量是影响其好氧降解的一个因素。微生物活性降低,并且不同异构体壬基酚在土壤中存在多种结合状态,是其降解由快变慢的可能原因。壬基酚在积水厌气条件下,在5种土壤中降解较慢。东北黑体、太湖水稻土和南京黄棕壤中,200d时降解率低于好氧状态;江西红壤与常熟乌栅土中壬基酚的降解半衰期分别为86.6d和90.0d,高于好氧状态下的半衰期。土壤中微生物种类和生物活性是影响壬基酚分别在好氧和积水厌气条件下降解的重要因素。吸附试验结果表明,壬基酚在南京黄棕壤、江西红壤、常熟乌栅土、太湖水稻土、东北黑土中较好的符合Freundlich方程,其Kd值分别为18.89、26.64、44.15、47.49、69.92。吸附系数Koc的值分别为:南京黄棕壤4860.65、江西红壤4064.37、常熟乌栅土2961.66、太湖水稻土2934.51、东北黑土3214.46。影响壬基酚在土壤中吸附性能的主要因素为土壤有机质含量,即土壤有机质含量越高,吸附性越强。次要因素为土壤阳离子代换量。吸附过程为自发的物理吸附。土柱淋溶结果表明,5种土壤中的壬基酚基本都集中在土柱顶段,尤其是1-3cm段,其余各段壬基酚的含量相对较少。其在土壤中的移动规律和土壤吸附性有明显的相关性。同时壬基酚难淋溶的特性与土壤中有机质含量相关。壬基酚在5种土壤中的淋溶状况,总体趋势与其在5种土壤中的吸附性结果相对应,吸附能力越强,淋溶性越弱。壬基酚在5种土壤具有难淋溶的特性。(3)对太湖流域农田土壤、入湖水体和湖水中的壬基酚进行调查分析,对该区域壬基酚的生态风险进行评价,研究结果表明:基于欧盟的NP环境风险评价报告,太湖流域环境水体中NP的RQwater值为0.006-0.691,沉积物中NP的RQsediment值为0.06-2.073。太湖流域有近68%水体处于低风险状态,有32%水体处于中度风险状态;有49%沉积物处于低风险状态,44%处于中度风险状态,17%处于高风险状态。基于美国环境总署颁布的关于NP的环境水质标准,属于淡水系统的太湖流域表层水体中检测出的NP浓度全部低于淡水中NP的慢性毒性浓度标准(6.6μg·L-1)和急性毒性浓度标准(28μg·L-1),说明太湖流域水体中NP的生态风险不高。
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