有机氯农药在土壤－地下水环境中的迁移机制研究

本研究通过分析有机氯农药在包气带土壤、含水层沉积物和地下水中的变化规律，及各影响因素对其在土壤和地下水中分配所起的作用，探讨有机氯农药在土壤－地下水环境中迁移的地球化学行为。主要内容包括：采集不同深度的土壤、地下水及浅层含水层沉积物样品，分析有机氯农药的含量及组成特征，研究其垂向变化规律；通过吸附实验，研究包气带土壤及含水层沉积物对有机氯农药的吸附动力学及热力学行为，探讨土壤吸附有机氯农药的主要影响因素；通过土柱模拟实验，研究水在连续入渗、间断入渗及施加外源DOM时有机氯农药从土壤向地下水的迁移过程。有机氯农药具有高毒和高残留性，目前仍然是土壤和地下水中的主要污染化合物之一。本研究将土壤和地下水环境作为一个整体，将野外采样与室内模拟实验相结合，可以深入揭示有机氯农药在土壤－地下水环境中的迁移机制及影响因素，对保护土壤环境，防治地下水有机污染具有重大的理论价值及科研意义。

有机氯农药（OCPs）是典型的持久性有机污染物。首先，本项目研究了它们在江汉平原中部的地下水、包气带土壤及含水层沉积物中的含量及分布特征，探讨了它们的来源。研究结果表明，该区土壤、沉积物和地下水已受到OCPs污染，以HCHs和DDTs为主。地下水中的OCPs呈现出距地表水源汉江和长湖越近，含量越高的趋势，说明其可能主要来自汉江和长湖的补给。组分特征表明该区最近仍然有林丹在使用，并且有一部分HCHs来自于大气远距离运输，而DDTs则主要来源于早期残留。其次，本项目通过一系列吸附实验，研究了包气带土壤和含水层沉积物对OCPs的吸附动力学特征、吸附解吸特征以及吸附影响因素。结果表明，DDTs比HCHs在土壤和沉积物上有更大的吸附速率和吸附量。OCPs在土壤上的吸附以线性分配为主，而在沉积物上则呈非线性吸附，反映出沉积物上的有机质更加复杂和不均匀。另外，DDTs的吸附和解吸主要受TOC含量控制。HCHs的吸附与DOM含量明显正相关，解吸作用则比较复杂。DDTs和HCHs均有明显的解吸滞后现象。内源和外源DOM都在一定程度上抑制了土壤对DDTs的吸附，但对HCHs的影响比较复杂。外源DOM促进了HCHs在土壤上的吸附，内源DOM对其吸附影响则具有双重性。在有机质含量较低时，粘土矿物的含量和成分对OCPs的吸附有较大影响。最后，本项目通过土柱模拟实验，研究了OCPs的垂向迁移规律。结果表明，在水的不断淋滤下，土壤表层的OCPs可以向下迁移，但主要集中于土壤上部，随深度的增加而递减。在HCHs和DDTs中，最容易向下迁移的是a-HCH。而r-HCH因为容易降解，表现出最弱的迁移能力。在淋滤液中施加外源DOM会促进OCPs向下迁移，但不同的DOM具有不同的促进能力，施加来自营养土的DOM比来自污泥的DOM具有更强的促进OCPs迁移的能力。本项目研究成果提供了江汉平原地下水和土壤中OCPs污染的基础数据，在一定程度上揭示了OCPs在土壤－地下水环境中的迁移规律，对防治地下水环境的OCPs污染具有重要的理论指导意义，并且对同类污染物的研究有很强的借鉴意义。