上海城市大氣PAHs排放特征與多介質(zhì)歸趨模擬.pdf

1、多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是環(huán)境中普遍存在的持久性有機污染物(POPs),具有致畸、致癌、致突變效應(yīng),受到國內(nèi)外研究的極大關(guān)注。其主要來源于化石燃料和生物質(zhì)燃料的不完全燃燒。PAHs先以氣態(tài)和顆粒物形態(tài)進入大氣,然后通過干濕沉降、擴散等途徑進入水體、土壤等其他介質(zhì),最終直接或間接對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴重威脅。
　　本研究估算了上海城市大氣PAHs排放量,運用城市多介質(zhì)

2、模型模擬了PAHs在城市多介質(zhì)環(huán)境中的遷移歸趨,探討了PAHs在城市多介質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化、分配等過程的行為特征,并預(yù)測了未來上海地區(qū)PAHs的多介質(zhì)遷移歸趨,揭示了城市環(huán)境變化對PAHs遷移行為的影響,最后對介質(zhì)中PAHs進行了生態(tài)風險評價,為上海市環(huán)境保護和城市合理發(fā)展提供了良好的科學(xué)依據(jù)。
　　上海大氣PAHs排放量估算結(jié)果表明,上海地區(qū)PAHs主要排放源的年排放量2000年為580.47噸,2007年為528.66噸

3、,2000年至2007年P(guān)AHs年排放量基本呈下降趨勢。各組分中萘和菲的排放量最大,高分子量的PAHs組分排放量較小。主要排放源中煉焦用煤和民用燃煤的貢獻率占主導(dǎo)地位,天然氣和工商業(yè)用煤對PAHs排放貢獻率最小。但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,交通燃油排放量呈上升趨勢,說明交通源排放日益嚴重。通過應(yīng)用模型MUM模擬發(fā)現(xiàn),PAHs主要累積在沉積物與土壤中,但在不透水層的膜中濃度達到最大;PAHs在沉積物、土壤和水體中的停留時間最長;直接排放輸入是P

4、AHs進入環(huán)境系統(tǒng)的主要途徑,而平流輸出則是PAHs在系統(tǒng)中損失的主要途徑,但隨著環(huán)數(shù)的增加,PAHs在水體、植被、土壤中降解損失所占的比例逐漸增大,而在大氣中降解損失明顯減少;從大氣向植被及不透水層的遷移通量最為顯著。PAHs組分的不透水層向水體的遷移通量隨著環(huán)數(shù)的增加而增加。對普陀區(qū)各采樣點大氣懸浮顆粒物中PAHs分析表明,大氣懸浮顆粒物中PAHs總量在119.85-237.84ng/m~3,平均值為175.65ng/m~3,低于國

5、內(nèi)其他城市大氣PAHs含量,但普遍高于國外城市大氣PAHs含量。各組分中以萘的含量為高,其次為菲,高環(huán)組分含量較低。各功能區(qū)中大氣懸浮顆粒物PAHs含量差異不大,校園區(qū)的高PAHs含量與周邊的環(huán)境有密切關(guān)系。通過運用LMW/HMW及多特征值對各采樣點的PAHs進行來源初判,表明校園區(qū)和居民區(qū)PAHs的來源為石油類和不完全燃燒的混合源,而內(nèi)環(huán)、外環(huán)、校園區(qū)和居民區(qū)PAHs的來源為石油類和不完全燃燒的混合源,而內(nèi)環(huán)、外環(huán)、工業(yè)區(qū)和商業(yè)區(qū)主要

6、來源木材、煤炭和生物燃料的不完全燃燒。預(yù)測了上海2008年大氣PAHs排放量為461噸,根據(jù)相關(guān)政策確定了2008年上海的環(huán)境參數(shù),運用MUM模擬得到大氣中PAHs含量為157.42ng/m~3,與實測值具有較好的一致性。
　　根據(jù)此方法,模擬了2020年上海PAHs多介質(zhì)遷移歸趨,發(fā)現(xiàn)2020年各介質(zhì)中PAHs濃度均低于2008年,PAHs在沉積物和土壤中的累積量分別為80.4噸和64.5噸,與2008年相比,沉積物中PAHs質(zhì)

7、量下降顯著。2008年與2020年P(guān)AHs多介質(zhì)遷移行為對比表明,不透水層的存在增強了PAHs在整個系統(tǒng)中的可遷移性,并且通過大氣—不透水層—水體系統(tǒng)增加了水體中PAHs的含量,造成地表水的污染,PAHs通過大氣—植被—土壤系統(tǒng)被固定在土壤中,從而降低了可遷移性,因此植被有助于改善大氣環(huán)境污染狀況。通過將模型模擬得到的2005年、2008年及2020年BaP濃度及BaPE與國標和WHO推薦值相比對,均沒有超過國家標準值,但都高于國際推薦

8、值。各采樣點實測的大氣懸浮顆粒物中的PAHs,BaP濃度未超國家規(guī)定值,但大大高于WHO的標準值,而且外環(huán)和工業(yè)區(qū)的濃度接近于規(guī)定值。從BaPE來看,外環(huán)和工業(yè)區(qū)已經(jīng)超過了國標的標準值,對大氣環(huán)境產(chǎn)生污染,對當?shù)鼐用窬哂兄掳╋L險。而2005年、2008年及2020年上海土壤中PAHs各組分基本都未超過治理標準。但是覆蓋在不透水層上的膜中的PAHs組分含量達到標準值的10-20倍,具有極高的生態(tài)風險。
　　為防止PAHs今后的污染進