天津地区表土壤和河流沉积物中甾烷与五环三萜烷的分布特征及污染源分析.doc

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1、天津地区表层土壤和河流沉积物中甾烷与五环三萜烷的分布特征及污染源分析张枝焕1,2，陶澍2，叶必雄1，吴水平21.石油大学油气成藏机理教育部重点实验室，北京102200；2.北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室，北京100871摘要：分析了天津地区表层土壤和具有代表性的河流沉积物中甾烷和五环三萜烷系列化合物的组成与分布特征，讨论了这类化合物的来源及环境意义。分析表明，在天津地区不同环境功能区表层土壤和河流沉积物中均检测到了甾烷和五环三萜烷系列化合物，但样品之间其含量存在明显的差别；表层土壤与河流沉积物中甾烷、五环三萜烷化合物的组成与石油中的基本一致，样品间这类化合物在饱和烃中的相对含量

2、与正烷烃CPI之间有较好的负相关关系，表明它们主要来源于石油及副产品，可以根据样品中甾、萜化合物与正构烷烃的比值来反映饱和烃中石油烃污染源的贡献。论文根据样品中甾烷、五环三萜烷化合物与正构烷烃的比值，并结合正烷烃CPI参数初步分析了天津地区不同环境功能区表层土壤和河流沉积物中饱和烃污染物的污染源。关键词：天津；土壤；沉积物；甾烷；五环三萜烷中图分类号：X13文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）02-0157-08饱和烃为环境中常见的有机污染物，主要包括正烷烃、异构烷烃和环烷烃，甾、萜化合物为环烷烃。目前国内外已发表了大量关于根据正烷烃碳数分布特征[1~9]和稳定碳同位素组

3、成[10~14]判断烃类污染物污染源的研究成果。土壤、沉积物中广泛分布着甾、萜类化合物，这类化合物不象多环芳烃那样具有强烈的环境毒性，因而未受到人们的关注，环境介质中甾、萜类等环烷烃化合物的环境地球化学意义也没得到足够的重视。在古代沉积物、石油、煤以及未被污染的现代沉积物中均含有甾烷和五环三萜烷化合物。这类化合物在原油环烷烃中的平均含量可达25％。动物、植物体中也含有大量的在甾、萜化合物，其中许多都被认为是古代沉积物和石油中烃类的母质，但生物体内的甾、萜类主要以烯或醇、酸、酮类的形式存在。土壤、沉积物中甾、萜类化合物的来源主要包括陆源、都市和河流输入、工农业及下水道排放、大气降尘、船舶运输

4、、藻类、浮游动植物的生物化学降解及其它人为的输入。不同成因的甾、萜化合物的结构特征存在明显的差别。土壤和沉积物是烃类污染物的直接受体，水体、大气中的烃类物质可进入土壤和沉积物中，土壤和沉积物中的烃类污染物也可通过地球化学循环进入水体和大气中，造成二次污染。土壤中的烃类污染物对人类健康可能造成不同程度的危害[15]，土壤、沉积物还是分析污染历史的重要对象。因此，土壤、沉积物中烃类污染物的监测与研究已引起人们的高度重视。天津是重要的工业基地，石油、煤及其不完全燃烧产物为其土壤和沉积物中烃类污染物的主要来源。由于天津地区水资源相对短缺，长期利用污水灌溉，目前污灌区土壤均受不同程度的有机污染[16

5、]。天津地区河流纵横交错，海河纵贯市区，西南部有永定新河、独流减河、南运河、北运河、北京排污河、青龙湾河、金钟河、永定河、子牙河等，东北部有泃河、还乡河、潮白新河和蓟运河等，城郊南北分别有大沽排污河、北塘排污河。海河污染物污染源复杂，市政管道及市属二级河道可向海河排入污水，带入大量有机质，汛期农业排水也对海河造成污染。东北部河道主要污染物来自农业和乡镇企业，烃类污染较轻。西南部工业发达，河道直接或间接接受工业污水，北京、天津两大城市大部分工业污水、生活污水排入该区专用排污河流，其中大沽排污河、北塘排污河和永定新河接纳大量城区生活和工业污水，独流减河、金钟河和北京排污河也起排污作用，北运河、

6、青龙湾河和南运河起间接排污作用。本文根据天津地区部分具代表性的表层土壤和河流沉积物样品分析数据，探讨了不同功能区表层土和河流沉积物甾烷和五环三萜烷的分布特征，并对其环境意义作初步讨论。1样品采集与分析检测1.1样品采集土壤样品取自天津地区不同环境功能区，其中津北山区和非污灌耕地样品12个（K2，L2，N3，P3，M4，I6，N8，F9，O9，H10，K10，O10），北京排污河和北塘排污河污灌区7个（J3，L6，E7，G8，L8，I11，K11），城区和郊区城镇8个（H12，I12，J12，I13，F12，O14，D15，K16），南排污河污灌区2个（M13，J14），南部油田区和滩地5个

7、（G13，N14，E16，H18，L18），样品分布见图1a。河流沉积物样品采自海河、潮白新河、蓟运河、北京排污河、北运河、永定新河、北塘排污河、大沽排污河和南运河等9条河流的不同河段，共29个样品，采样断面位置见图1b。土壤样品采样深度约20～25cm，由5个子样等量混合而成；沉积物样品采样深度约30cm，每个样品由采自同一断面上的3～5个子样等量混合而成。1.2索氏抽提与柱色层分离取80g研磨至80目的样品，用经抽