Factors that influence the extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from coal

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ANTHROPOGENIC ORGANIC CONTAMINANTS IN WATER AND SURFACE SEDIMENTS OF LARGE SHALLOW EUTROPHIC CHAOHU LAKE, CHINA

To characterize the contamination of anthropogenic organic contaminants in the aquatic environment of Chaohu Lake, China, 7 samples for both water and surface sediment were collected in the lake. Organic contaminants were extracted by solid phase extraction (SPE) and Soxhlet extraction from the water and surface sediment samples, respectively, and then analyzed by GC-MS. One hundred and twenty kinds of organic chemicals were detected in these samples including phenol, benzene series, benzaldehydes, ethanol, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), sulfur compounds, alcoholic halides, amines, ketones, esters, alkenes and alkanes. Among them, 13 kinds of chemicals were identified as priority pollutants listed by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA), such as phthalate esters (PAEs) and PAHs. Besides, the concentrations of 19 of PAEs and PAHs including, priority pollutants identified were also determined. Bis(2-ethylhexyl)phthalate, the predominant component of the analyzed pollutants, was in the range from 72.34 ng g(-1) DW to 613.71 ng g(-1) DW, 14.80 ng L-1 to 47.05 ng L-1 in sediment and water, respectively. The results indicated that the northwest part of the lake was heavily polluted by domestic and industrial wastewater.

土壤中PAHs的光催化降解动力学及机制研究

本文以土壤为介质，以三环的菲（Phe）、四环的芘（Pyr）和五环的苯并[a]芘（BaP）为目标污染物，研究了紫外灯照射下土壤中多环芳烃（PAHs）的降解，并以半导体纳米TiO2和Fe2O3为催化剂研究了土壤中PAHs的催化降解，对光降解及光催化降解的动力学进行了研究，在室内条件下考察了土壤条件和环境因子对光降解及光催化降解PAHs的影响；研究了太阳光照条件下土壤pH值对光降解和催化降解的影响和腐殖酸对光降解的影响；初步探讨了纳米TiO2催化光降解土壤中PAHs的机制。 研究结果表明：土壤中PAHs的紫外光降解符合一级动力学模型，土壤中PAHs光降解与土壤厚度呈显著负相关，土壤粒径对紫外光解PAHs有显著影响，温度从20 ℃升高到30 ℃，光解速率逐渐增加，在PAHs污染土壤的光降解中腐殖酸起敏化作用，随着紫外辐射强度的增加，光降解速率加快。 纳米TiO2和Fe2O3均能促进土壤中PAHs的紫外光降解，PAHs光催化降解符合一级动力学模型，在酸性和碱性土壤条件下，光催化降解PAHs的速率均高于中性，在不同光质条件下，TiO2 、Fe2O3催化光降解PAHs的速率发生变化，随着紫外辐射强度的增加，光催化降解速率常数增加，半衰期减少；腐殖酸促进TiO2 、Fe2O3催化土壤中PAHs的光降解，腐殖酸在这个过程中起着敏化作用。 在太阳光照射下酸性和碱性土壤中PAHs的降解快于中性，PAHs污染土壤中在加入腐殖酸后光降解速率加快，在酸性条件下催化降解最快，在碱性和中性条件下相差不大。 土壤中PAHs存在着PAH的光致电离、电子向O2的转移的两种降解途径；在有催化剂TiO2条件下，由于催化剂在光照后形成的电子-空穴能够氧化还原污染物，PAH的光致电离、电子向O2的转移的引起的降解，共同促进了土壤中PAHs的光催化降解。

渤海湾海岸带表层沉积物中黑炭和多环芳烃的分布特征

黑碳（BC）是生物质和化石燃料不完全燃烧产生的高度聚合的碳质混合物，包括木炭 （char/charcoal）和烟炱碳（soot）等形式。黑碳产生后大部分储存在燃烧原地，而烟炱碳 由于粒径较小，易进入大气，滞留一到数周后回到地表。部分土壤黑碳随河流和大气的搬 运作用进入海洋环境，主要汇集在海岸带沉积物中。由于黑碳涉及到气候变化、碳循环、 环境危害、人体健康等诸多问题而成为当前气候与环境领域的研究热点。黑碳在环境介质 中比较稳定，因而可以较好的指示人类能源使用及其对环境质量的影响；同时黑碳具有很 强的吸附性，能显著影响周围介质中持久性有机污染物(如多环芳烃等)的赋存状态和生态 毒理效应。 多环芳烃（PAHs）是指两个或两个以上的苯环以稠环形式结合的芳香族化合物，主要 来源于含碳物质的不完全燃烧过程，在环境中广泛存在。由于PAHs 具有潜在的致癌性、 致畸性和致突变性（“三致”效应）而在环境研究领域中备受关注。另外由于具有主体的 同源性，PAHs 可以指示BC 的来源和环境过程。 海岸带沉积物是包括BC 和PAHs 在内的众多污染物在环境地球化学迁移过程中的主 要载体和归宿，由于受到陆地和海洋双重作用，海岸带对环境污染物尤其敏感。环渤海地 区是我国北方的社会经济中心，工业、农业和交通发达、人口稠密，污染严重。前人的研 究表明渤海湾的BC 和PAHs 污染程度明显高于我国其他海岸带，但受限制于采样区域和 样品数量，不能全面地反应BC 和PAHs 在渤海湾海岸带的分布状况及人类活动对海岸带 环境质量的影响。 本次研究在渤海湾海岸带潮间带、近海及主要入海河流系统布设了多条采样剖面，采 集表层沉积物样品85 个。首先，对国际上较为常用的化学热氧化法（CTO-375）处理沉积 物黑碳样品的方法进行了比对实验和优化，然后对全部样品进行黑碳分析；利用GC-MS 方法对样品中的PAHs（USEPA 的16 种优控物）进行了定量检测；对全部沉积物样品还进 行了粒度分析。 结果表明，该区域内黑碳的含量为0.09 到22.8 mg/g dw，其中，潮间带样品的BC 平 均含量为0.52 ± 0.39 mg/g dw，近海样品为0.84 ± 0.38 mg/g dw，河流样品（海河样品除外） 为1.88 ± 0.89 mg/g dw。BC占总有机碳的比例在潮间带、近海、河流区域分别为18.4 ± 8.3%、 14.5 ± 5.3%、14.2 ± 4.1%。潮间带黑碳存在明显的“北高南低”的趋势（以天津港码头和 海河为界），与近海和河流样品的BC 浓度有相似的变化趋势，反映了BC 在海岸带的运移 扩散具有一定的继承性；河流输入可能是近岸沉积物BC 的主要来源。同时，潮间带沉积 物粒度分析结果表明“北区细”(以粘土质粉砂主)而“南区粗”(以砂为主)，反映了两个区 域不同的水动力条件和沉积环境，可能是造成BC 浓度空间分异的主要原因。 摘要 II 多环芳烃的含量分布为33.1-7658.7 ng/g dw，其中，潮间带样品的PAHs 平均含量为 147.0 ng/g dw，近海样品为170.9 ng/g dw，河流样品（海河样品除外）为1228.5 ng/g dw。 主要成分均为三环和四环多环芳烃。PAHs 也呈现出了与BC 相似的“北高南低”的趋势， 多环芳烃与黑碳的相关性研究表明两者相关性较好（R2=0.59），表明多环芳烃和黑碳的同 源性和继承性。运用比值法（菲/蒽，荧蒽/芘，低环/高环等）对多环芳烃的来源解析显示， 整个研究区域内多环芳烃主要为燃烧源。