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广东典型区域土壤有机地球化学污染物空间分布及污染特征研究

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第1章前言

1.1持久性有机污染物研究进展

1.2多环芳烃研究进展

1.3有机氯农药研究进展

1.4选题依据

1.5研究内容

1.6完成的工作量

第2章材料与方法

2.1研究区概况

2.2样品的采集与分析

第3章惠州市土壤性质

3.1惠州市土壤酸碱性

3.2惠州市土壤有机质

3.3惠州市土壤阳离子交换量

3.4惠州市土壤的机械组成

第4章惠州市土壤PAHs污染

4.1惠州市表层土壤PAHs污染状况

4.2惠州市不同土地利用类型土壤中PAHs含量特征

4.3惠州市土壤PAHs与土壤性质的关系

4.4惠州市土壤PAHs垂直分布规律

4.5惠州市土壤PAHs多元统计分析

4.6小结

第5章惠州市土壤OCPs残留

5.1惠州市表层土壤OCPs残留状况

5.2惠州市不同土地利用类型土壤OCPs残留状况

5.3惠州市土壤OCPs与土壤性质的关系

5.4惠州市土壤OCPs垂直分布规律

5.5惠州市土壤OCPs残留多元统计分析

5.6小结

第6章 惠州市农作物有机污染

6.1惠州市农作物PAHs含量特征分析

6.2惠州市农作物OCPs残留特征分析

第7章佛山市顺德区土壤性质

7.1顺德区土壤PH值

7.2顺德区土壤有机质

7.3顺德区土壤CEC

7.4顺德区土壤机械组成

第8章佛山市顺德区土壤PAHs污染

8.1顺德区表层土壤PAHs污染状况

8.2顺德区土壤PAHs与土壤性质的关系

8.3顺德区土壤PAHs垂直分布规律

8.4顺德区土壤PAHs多元统计分析

8.5小结

第9章佛山市顺德区土壤OEPs残留

9.1顺德区土壤OCPs残留状况

9.2顺德区土壤OCPs的垂直分布规律

9.3顺德区土壤OCPs残留多元统计分析

9.4小结

第10章佛山市顺德区农作物有机污染

10.1顺德区农作物PAHs含量特征分析

10.2顺德区农作物OCPs残留特征分析

第11章湛江市土壤性质

11.1湛江市土壤PH值

11.2湛江市土壤有机质

11.3湛江市土壤CEC

11.4湛江市土壤机械组成

第12章湛江市土壤PAHs污染

12.1湛江市表层土壤PAHs污染状况

12.2湛江市不同土地利用类型土壤中PAHs含量特征

12.3湛江市土壤PAHs与土壤性质的关系

12.4湛江市土壤PAHs垂直分布规律

12.5湛江市土壤PAHs多元统计分析

12.6小结

第1 3章湛江市土壤OCPs残留

13.1湛江市表层土壤OCPs残留状况

13.2湛江市不同土地利用类型土壤OCPs含量特征

13.3湛江市土壤OCPs与土壤性质的关系

13.4湛江市土壤OCPs垂直分布规律

13.5湛江市土壤OCPs残留多元统计分析

13.6小结

第14章湛江市农作物有机污染

14.1湛江市农作物PAHs含量特征分析

14.2湛江市农作物OCPs残留特征分析

第15章基于GIS和地统计学的土壤有机地球化学污染物空间分布特征分析

15.1研究方法概述

15.2惠州市土壤PAHs空间分布特征

15.3惠州市土壤OCPs空间分布特征

15.4湛江市土壤PAHs空间分布特征

15.5湛江市土壤OCPs空间分布特征

第16章不同典型区域土壤有机地球化学污染的比较

16.1珠江东岸、西岸和粤西的土壤有机污染特征差异分析

16.2珠江东岸、西岸和粤西的土壤有机污染特征差异原因分析

第17章结论及展望

17.1结论

17.2展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

附图1惠州市土壤PAHs空间分布图

附图2惠州市土壤OCPs空间分布图

附图3湛江市土壤PAHs空间分布图

附图4湛江市土壤OCPs空间分布图

致谢

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摘要

土壤有机地球化学污染由于其跟人类健康关系非常直接，引起世界各国的高度重视。广东经济发展快，工业发达，污染普遍存在，使土壤环境问题成为国内外学者关注的焦点之一。本研究以揭示广东典型区域土壤有机地球化学污染特征为目标，分别选取珠江三角洲东岸(惠州市)、西岸(佛山市顺德区)和粤西(湛江市)三类典型地区，在系统的野外考察和采样分析的基础上，较全面地分析了研究区表层土壤、土壤剖面、农作物中的有机地球化学成分，重点剖析了16种优控PAHs和17种OCPs的含量、来源及空间分布特征。 本研究主要取得以下结论和认识： (1)16种优控PAHs在惠州市、顺德区和湛江市的表层土壤中均有广泛的分布，检出率介于30％～100％之间。惠州市表层土壤中检出率较高的PAHs有Nap、Fla、Pyr、Baa(检出率为100％)和Acy、Fle、Phe、Chr、Bbf(检出率在90％以上)；顺德区表层土壤中Nap、Fle、Phe、Fla、Pyr、Chr、Baf、Bkf检出率为100％，Pyr、Bbf、Ilp、Bgp检出率在95％以上。湛江市表层土壤中Fle的检出率为100％，Pyr、Bbf、Ilp、Bgp检出率在95％以上；17种OCPs在三个地区土壤样品中均有不同程度的检出率(15.38％～100％)，p，p'-DDE在惠州市土壤中100％检出，δ-HCH、硫丹Ⅱ、异狄氏剂醛的检出率在90％以上；艾氏剂在顺德区土壤中100％检出，硫丹Ⅱ、p，p'-DDE检出率在90％以上；p，p'-DDE在湛江市土壤中100％检出，α-HCH、艾氏剂、异狄氏剂醛的检出率在90％以上。 (2)惠州市、顺德区、湛江市表层土壤∑PAHs含量分别介于35.40～534.5μg/kg、9.5～6618μg/kg和34～341μg/kg，远高于内源性土壤PAHs的含量。根据Maliszewska—Kordybach(1996)制定的标准，惠州市有33个土壤样品未受污染，占总数的78.57％；9个土壤样品受到了轻度污染，占总数的21.43％。顺德区有26个土壤样品中有17个未受污染，占总数的65.38％；9个土壤样品属于轻度污染，占总数的34.62％，总体上顺德区土壤PAHs污染程度较轻；湛江市有42个土壤样品未受污染，占总数的68.85％；7个土壤样品受到了轻度污染，占总数的11.48％：4个土壤样品受到了中度污染，占总数的6.56％；8个土壤样品受到了重度污染，占总数的13.11％。17种OCPs的含量在三地区均存在很大差异，在惠州市和湛江市土壤中的HCH可能是工业HCH和林丹残留的混合物，近期可能仍有新的HCH进入土壤环境，DDT则主要来自过去使用农药的残留。按照我国土壤环境质量标准(GB15618-1995)中对HCH和DDT的规定，惠州市和顺德区土壤并未受到HCH和DDT的污染，湛江市土壤总体上未受到HCH和DDT的污染，仅1个土壤样品DDT含量超标。 (3)16种优控PAHs在惠州市不同利用方式土壤中的含量趋势为：水田>菜地>果园。在湛江市和顺德区Nap、Fle和Fla在三种利用类型的土壤中含量趋势为菜地>水田>果园，其余13种优控PAHs在不同利用方式土壤中的含量趋势为：水田>菜地>果园。17种OCPs在不同利用方式土壤中含量趋势有很大的差异，但在惠州市、湛江市和顺德区分别有11种、9种、9种OCPs在水田土壤中含量最高。 (4)土壤性质中有机质含量、CEC和机械组成对土壤PAHs的含量有明显影响；土壤机械组成和有机质含量对土壤中OCPs的影响较大。 (5)源解析显示，惠州市表层土壤PAHs来源分别为燃烧源、石油源，和煤燃烧源；顺德区表层土壤中的PAHs主要来源于草、木和煤的燃烧；湛江市表层土壤中的PAHs的来源十分复杂，草、木和煤的燃烧、汽车尾气的排放以及石油产品均可能成为湛江市土壤PAHs的来源。 (6)PAHs和OCPs在土壤剖面中的分布总体上符合污染物分布的一般规律，即随着土层深度的增加其含量逐渐降低。 (7)惠州市蔬菜样品中检出的PAHs组分比水稻样品多，分别为11种和7种。16种优控PAHs在蔬菜和水稻样品中的含量差异不大。蔬菜中检出的11种PAHs的含量介于7.91～15.58μg/kg之间。水稻中检出的7种PAHs含量介于0.83～9.45μg/kg之间。16种PAHs在顺德区16个蔬菜样品中均有不同程度的检出(12.5％～100％)。Nap、Ace、Chr三种PAHs组分的检出率为100％，Ant、Bap、Fle的检出率在90％以上，Bkf的检出率在80％以上。顺德区叶菜类蔬菜的PAHs的平均含量高于瓜果类蔬菜。湛江市蔬菜PAHs含量在34.00～2336.00μg/kg之间，平均值为784.42μg/kg；水稻PAHs含量在30.00～116.00μg/kg之间，平均值为68.00μg/kg。16种PAHs在蔬菜样品中的含量均高于水稻样品。 (8)惠州市植物样品中17种OCPs除α—HCH外均有不同程度检出，有8种OCPs在蔬菜样品中100％检出，有7种OCPs在水稻样品中100％检出。根据我国食品卫生相关标准，总体上研究区蔬菜和水稻样品中OCPs残留处于较低水平，但部分蔬菜样品残留仍有超标现象。叶菜类富集OCPs的水平高于瓜果类。17种OCPs在湛江市农作物样品中均有不同程度的检出(23.08％～92.31％)。蔬菜中OCPs的平均含量介于1.37～43.69μg/kg，水稻中OCPs的平均含量介于0.05～2.91μg/kg。17种OCPs在顺德区16个蔬菜样品中均有不同程度的检出(12.5％～100％)。在叶菜类蔬菜中，艾氏剂、硫丹硫酸盐的检出率为100％，p，p'—DDD、异狄氏剂醛、甲氧滴滴涕和硫月Ⅰ的检出率在90％以上。在瓜果类蔬菜中，艾氏剂、硫丹硫酸盐、异狄氏剂的检出率为100％，七氯环氧化物、p，p'—DDT、狄氏剂、甲氧滴滴涕和硫丹Ⅰ检出率在80％以上，叶菜类蔬菜的PAHs的平均含量略高于瓜果类蔬菜。 (9)16种PAHs在惠州市与湛江市的空间分布特征不尽相同。惠州市东南部惠东县、惠阳县和惠城区土壤PAHs主要以低环(2环、3环)为主，西北部的博罗县和龙门县土壤PAHs则主要以高环为主；湛江市土壤PAHs污染主要分布在廉江市西南部、雷州市以及湛江市区霞山区。17种OCPs在惠州市与湛江市的空间分布特征也存在很大差异，惠州市土壤OCPs分布没有明显的规律性，分布较分散；湛江市土壤OCPs残留中污染地区主要分布在廉江北部、雷州中部及西部地区、徐闻南部地区，而湛江市区等中心城区土壤中OCPs的残留相对较少。 (10)通过对三个典型地区土壤有机地球化学污染的比较分析发现，经济、社会发展因素以及自然环境因素对于土壤PAHs污染程度有重要影响。经济、社会发展因素主要包括能源消费结构、区域经济社会发展和产业布局三个方面。自然环境因素包括气候、温度、降水、土壤性质等方面。土壤OCPs污染状况与当地自然气候状况、农业产业布局、农作物病虫害发生规律及使用OCPs的习惯有很大关系。 本研究的创新之处主要体现在： (1)分别选取珠江东岸(惠州市)、西岸(顺德区)、粤西(湛江市)三个不同类型的典型区域，较系统地分析了16种优控PAHs和17种OCPs在表层土壤、土壤剖面及农作物中的含量及分布。 (2)突破前人研究OCPs多限于HCH和DDT，将其他15种前人较少涉及的OCPs作为研究对象，使得研究更加全面。 (3)对珠江东岸、西岸和粤西三个不同区域土壤的有机地球化学污染的差异性进行分析，并探讨了其形成原因。 (4)采用GIS技术，绘制了惠州市和湛江市土壤有机污染物空间分布图，从而直观地反映出研究区土壤有机污染状况。

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