典型地区包气带中多环芳烃的胶体易化运移研究

本项目利用环境化学和水文地质学等多学科交叉的研究方法，以常熟地区潜育型水稻土为研究对象，开展原状土柱室内实验和原位土柱野外实验，运用放射性示踪技术及多种微观观测手段，系统研究不同环境条件下包气带中胶体的释放、运移及其基本结构特征，揭示包气带PAHs胶体易化运移的机制、影响因素及运移规律，初步建立定量描述PAHs在该地区包气带中运移的数学模型。研究成果可为进一步科学评估和预测日益严重的土壤PAHs污染对地下水构成的潜在威胁提供理论指导和科学依据。

本项目运用放射性示踪技术及多种微观观测手段，通过室内原状土柱、扰动土柱实验和野外原位土柱实验，系统研究包气带中胶体的释放运移规律，以及胶体作用下的污染物的运移机制及运移规律。室内柱实验结果表明，不同的环境条件对不同性质的土壤的胶体释放、以及胶体促使下污染物的运移产生不同的影响。对于东北黑土和常熟土，淋洗液离子强度降低、pH变化以及降水强度增加，有助于胶体的释放，促进菲的释放和运移。对于江西红壤，环境条件的变化均不导致土壤胶体的释放，不产生菲的胶体易化运移现象，菲的释放和运移主要是溶解态部分随渗滤液的释放。通过4年的野外lysimeter实验研究，获得了PAHs萘和菲在土壤中的纵向迁移规律和对地下水的影响。lysimeter不同深度土壤中均检测出14C-化合物，且下层累积14C-化合物含量占总量的百分比随时间推移增大，证实PAHs发生垂向迁移；稻麦季渗滤液中均检出污染物，表层土壤PAHs污染可能会对地下水造成影响。环境因素可能影响胶体易化运移作用，麦季lysimeter柱渗滤液证明了胶体易化传输作用的存在，稻季lysimeter柱则不存在此现象。4年的野外lysimeter实验结果表明，稻麦轮作的农田系统中BDE-209具有很强的持久性，半衰期约为12年；土壤和植物体内均检测到BDE-209及其脱溴产物，BDE-209有通过食物链传递的风险；稻麦轮作农田系统中BDE-209及其脱溴产物存在明显的纵向迁移现象，纵向运移平均速率为1.54 mg∙m-2∙yr-1，土壤中的BDE-209长期存在，有可能对地下水造成严重威胁。研究成果可为进一步科学评估和预测日益严重的土壤污染对地下水构成的潜在威胁提供理论指导和科学依据。