近年來,隨著對水環(huán)境中有機(jī)污染過程研究的逐步深入,學(xué)者們也越來越關(guān)注浮游藻類與各種有機(jī)污染物之間的相互作用。浮游藻類作為湖泊和水庫等水環(huán)境中的初級生產(chǎn)力,對有機(jī)污染物的遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿起到類似“生物泵”的作用。多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)在水環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化以及通過食物鏈進(jìn)行生物累積而不斷富集和放大,可以對水環(huán)境中的生物種群和群落甚至人體的健康造成嚴(yán)重的影響。因此,深入地開展PBDEs在復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)中水—浮游生物—沉降顆粒物—沉積物體系間的分布特征、遷移和轉(zhuǎn)化機(jī)制及沉積規(guī)律等研究,探討藻類有機(jī)質(zhì)等對PBDEs的沉積過程的“生物泵”作用,有助于更科學(xué)地評價(jià)水體和沉積物中的PBDEs污染程度。本論文采集了廣州地區(qū)聯(lián)安水庫和流花湖的浮游藻類和浮游動物樣品、沉降顆粒物樣品;也采集了華南、西南、東北等幾個地區(qū)的湖泊水庫沉積柱樣品,運(yùn)用GC-MS來分析了各種樣品中PBDEs的含量;并利用Rock-Eval熱解法對沉降顆粒物和沉積柱樣品中藻類有機(jī)質(zhì)進(jìn)行鑒定和分析,結(jié)合脂肪酸的數(shù)據(jù),探討了藻類有機(jī)質(zhì)的生物泵作用對PBDEs沉積過程的影響,并討論了氣候變化對初級生產(chǎn)力的作用及PBDEs的沉降過程。最后還研究了沉積物中苯并(a)芘(BaP)的解吸行為,運(yùn)用元素分析、固態(tài)~(13)C核磁共振、二氧化碳?xì)怏w吸附等手段來分析了表層沉積物中不同有機(jī)質(zhì)級分的組成和結(jié)構(gòu),研究了有機(jī)質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)與沉積物中BaP解吸動力學(xué)的關(guān)系。結(jié)果顯示,流花湖和聯(lián)安水庫營養(yǎng)狀態(tài)差異較大,分別處于高度/過度富營養(yǎng)和中度營養(yǎng)水平。PBDEs的分配和季節(jié)性變化有所不同,其中流花湖浮游生物中PBDEs的含量明顯高于聯(lián)安水庫,其季節(jié)性變化受到溫度、降雨、沉積物再懸浮等多種因素的影響。此外,水體中浮游生物的生物量和水體營養(yǎng)程度對PBDEs的富集起著主導(dǎo)作用作用。對于流花湖和聯(lián)安水庫中的沉降顆粒,顆粒沉降通量的季節(jié)性變化有所差異。PBDEs沉降通量的季節(jié)性變化與有機(jī)碳沉降通量及顆粒沉降通量相關(guān),受到大氣沉降、水庫水位變化、降雨等影響,而且下層通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上層,受到沉積物再懸浮和由底流引起的顆粒橫向運(yùn)輸?shù)挠绊�。Rock-Eval熱解法能夠?qū)^新的沉降顆粒物進(jìn)行有機(jī)質(zhì)的定性和定量分析,相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)沉降顆粒物的有機(jī)質(zhì)主要來源于藻類有機(jī)質(zhì)。而且,藻類有機(jī)質(zhì)是控制流花湖和聯(lián)安水庫PBDEs沉降過程的主導(dǎo)因素。對于沉積柱樣品,各地區(qū)表層沉積物中PBDEs污染水平高低順序?yàn)?華南地區(qū)的流花湖、聯(lián)安水庫、新豐江水庫和大亞灣東北地區(qū)的鏡泊湖和興凱湖西南地區(qū)的瀘沽湖和程海湖,這與各地區(qū)工業(yè)發(fā)展、與城市的距離、污水排放以及大氣沉降等相關(guān)。各水庫湖泊的沉積有機(jī)質(zhì)主要來源于藻類有機(jī)質(zhì),其中聯(lián)安水庫、流花湖、新豐江水庫、程海湖和興凱湖沉積柱中PBDEs含量與熱解參數(shù)顯著正相關(guān),表明初級生產(chǎn)力對PBDEs在水體中的遷移和累積行為的主導(dǎo)作用,起到類似“生物泵”作用。此外,聯(lián)安水庫中藻類來源的脂肪酸(FAs)也對PBDEs沉積過程起重要作用。另外,近幾十年來氣候變暖對聯(lián)安水庫和新豐江水庫初級生產(chǎn)力的增長有顯著的促進(jìn)作用,對PBDEs的沉積過程也有重要的影響。最后,通過比較沉降通量和沉積通量,發(fā)現(xiàn)低溴BDE更容易在底部循環(huán),而高溴BDE則容易埋藏到沉積物中。本論文最后還結(jié)合Tenax輔助解吸研究了不同加標(biāo)沉積物中~(14)C-BaP的解吸動力學(xué)和機(jī)制。結(jié)果表明,沉積物含有較高的孢粉素和藻質(zhì)素,而碳黑和木質(zhì)素等稍少。沉積物中BaP的解吸數(shù)據(jù)可以用二項(xiàng)解吸動力學(xué)模型來擬合,R~20.99。BaP的解吸率與不同有機(jī)質(zhì)級分均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,NHC級分是作用最大的級分。使用多元回歸方程分析BaP解吸動力學(xué)參數(shù)和有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)以及微孔等之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)NHC級分的芳香碳和微孔結(jié)構(gòu)等支配著BaP在沉積物中的解吸行為。最后,溫度對BaP解吸行為的有重要作用,解吸速率受溫度變化而改變,這與擴(kuò)散過程的活化能有密切關(guān)系。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X524
【部分圖文】：

圖 1.1 PBDEs 的化學(xué)結(jié)構(gòu) Chemical structure of polybrominated diphenyl ethe部分 PBDEs 同系物的理化參數(shù)（Tittlemier et al., 1.1 The physicochemical parameters of PBDEs homo量 蒸氣壓 亨利常數(shù) Swg) (μg/L) (atm m3/mol) (μg/ 1.3×10-42.07×10-413 - - - 1.64×10-55.03×10-570. 1.40×10-61.48×10-515. 9.15×10-74.93×10-618. 7.40×10-81.09×10-66.0

溫度、水分、空氣、土壤、生物體特性等）的影響。如圖過各種途徑進(jìn)入環(huán)境中，往往會在環(huán)境中不同環(huán)境介質(zhì)之a(chǎn)than, 2003）。PBDEs 具有較低的蒸氣壓和較強(qiáng)的疏水親燃劑，易從產(chǎn)品中釋放揮發(fā)出來，容易被大氣顆粒等吸附壤、水體和沉積物中，通過暴露而在生物體內(nèi)富集并通過進(jìn)入人體。s 單體同系物物理化學(xué)性質(zhì)以及環(huán)境因素的差異往往會導(dǎo)境中的遷移距離和在不同介質(zhì)中的交換通量有所差別，中產(chǎn)生分餾。比如在大氣環(huán)境的氣相中主要是低溴代 P要富集高溴代 PBDEs；在水體環(huán)境中，水相中 PBDEs 含代 PBDEs 為主，在顆粒相和沉積物中容易富集較高濃度 PBDEs 為主；對于生物體，由于生存環(huán)境、攝入效率、謝能力的差異，生物體中 PBDEs 的含量和單體分布差異

圖 1.3 BaP 的化學(xué)結(jié)構(gòu)ure 1.3 Chemical structure oPAHs 化合物致癌效應(yīng)（張le 1.2 Carcinogenic effect of性 化合物 苯并(a)芘 苯并(e)芘 苯并(k)熒蒽 苝 苯并(g,h,i)苝 熒蒽

本文編號：2878265