石油開采區(qū)多環(huán)芳烴多介質(zhì)環(huán)境行為及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，未來(lái)石油供需矛盾突出，我國(guó)勢(shì)必要?jiǎng)佑酶嗟年懙厥偷刭|(zhì)儲(chǔ)量以提高原油產(chǎn)量，這無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致石油開采區(qū)逐步向低豐度、低滲透率、低產(chǎn)能貧礦或尾礦儲(chǔ)量的石油資源地區(qū)轉(zhuǎn)移，由此將引發(fā)更多的累積污染和更嚴(yán)峻的石油開采生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，查明石油開采污染源頭、掌握石油開采產(chǎn)生的典型污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)，將會(huì)為減少源頭污染、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，以及污染治理與控制提供科學(xué)依據(jù)。陸地石油開采過程中產(chǎn)生的多環(huán)芳烴（Polycycl

2、icaromatichydrocarbons，PAHs）等污染物通過輕烴揮發(fā)、落地原油、含油廢水排放等方式進(jìn)入到大氣、水體、土壤等多介質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中，勢(shì)必會(huì)對(duì)石油開采區(qū)及其周邊環(huán)境產(chǎn)生無(wú)法忽視的生態(tài)影響。然而，現(xiàn)有研究多為針對(duì)石油開采污染物對(duì)水體、土壤或沉積物單一環(huán)境介質(zhì)污染規(guī)律、機(jī)理研究，且對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中存在的不確定性通常采用概率分析方法進(jìn)行表征，而針對(duì)污染物在石油開采區(qū)多介質(zhì)環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并采用多種不確定性表征方法

3、對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中存在的不確定性進(jìn)行綜合定量表征的研究成果較少。本論文對(duì)選定的典型陸地石油開采區(qū)PAHs多介質(zhì)環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、源解析進(jìn)行了初步研究，研究了土壤介質(zhì)中PAHs時(shí)空分布規(guī)律，評(píng)價(jià)了土壤污染現(xiàn)狀，揭示了土壤發(fā)光菌毒性與污染物來(lái)源間的關(guān)系，評(píng)價(jià)了研究區(qū)域內(nèi)PAHs的動(dòng)態(tài)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并建立了定量表征生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中多種不確定性的方法。
　　通過對(duì)研究區(qū)域多介質(zhì)環(huán)境（大氣、水、土壤、沉積物）建立穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)及區(qū)間動(dòng)態(tài)多介質(zhì)逸

4、度模型，研究陸地石油開采區(qū)PAHs多介質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化、歸趨及源解析等環(huán)境行為。研究結(jié)果表明，石油開采過程中產(chǎn)生的PAHs多以落地原油形式進(jìn)入環(huán)境系統(tǒng)，并以土壤中降解為主要輸出途徑，土壤介質(zhì)是PAHs的主要?dú)w宿。多介質(zhì)環(huán)境中PAHs的苯環(huán)構(gòu)成結(jié)構(gòu)研究表明，空氣相中多為大于4環(huán)的PAHs，水中多為2-3環(huán)PAHs，土壤中多為3環(huán)PAHs，沉積物中多為3-4環(huán)PAHs。基于本研究開發(fā)的區(qū)間動(dòng)態(tài)多介質(zhì)逸度模型，對(duì)1985-2010年間PAHs動(dòng)態(tài)源

5、解析結(jié)果表明，大氣和土壤介質(zhì)中PAHs的主要來(lái)源是高溫燃燒，而水和沉積物介質(zhì)中PAHs的主要來(lái)源是生物質(zhì)和煤的燃燒。同時(shí)，隨著陸地石油開采強(qiáng)度的不斷增大，PAHs的來(lái)源逐漸傾向于石油源的釋放。
　　研究表明，土壤介質(zhì)是PAHs的主要?dú)w宿。因此，本研究應(yīng)用主成分分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法建立不同來(lái)源PAHs土壤發(fā)光菌生物毒性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)土壤生物毒性進(jìn)行源解析，并對(duì)不同來(lái)源PAHs對(duì)生物毒性的貢獻(xiàn)進(jìn)行定量表征。模型模擬結(jié)果顯示，不同P

6、AHs來(lái)源對(duì)土壤生物毒性的貢獻(xiàn)分別為:交通源占13.2％、石油源占37.4％、煤燃燒占36.0％、焦油源占13.4％。此外，基于土壤介質(zhì)實(shí)際采樣測(cè)試分析結(jié)果，對(duì)土壤介質(zhì)中PAHs的空間分布規(guī)律及污染等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定影響土壤PAHs污染等級(jí)的因素包括井場(chǎng)落地油情況、開采量、開采年限及其周邊環(huán)境因素（植被狀況、土壤類型等）等。計(jì)算得到研究區(qū)域內(nèi)重污染、中污染及輕污染采樣點(diǎn)分別占8.02％，8.02％和2.29％。
　　本研究以區(qū)間動(dòng)

7、態(tài)多介質(zhì)逸度模型模擬結(jié)果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合模糊理論、概率分析等不確定性表征方法，通過構(gòu)建模糊的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和模糊的健康風(fēng)險(xiǎn)判定標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建基于區(qū)間動(dòng)態(tài)多介質(zhì)逸度模型的動(dòng)態(tài)多介質(zhì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法框架，并利用所建方法對(duì)1985-2020年間研究區(qū)域內(nèi)的PAHs進(jìn)行動(dòng)態(tài)多介質(zhì)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，NAP和ANY具有最高的環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，均達(dá)到中等風(fēng)險(xiǎn)或低．中風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步將環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與PAHs源解析相結(jié)合可以看出，本文研究區(qū)域中環(huán)

8、境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自石油開采和焦炭。此外，1985-2020年間16種PAHs人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明NAP和4環(huán)以上PAHs具有較高的人體健康風(fēng)險(xiǎn)，主要來(lái)自人體對(duì)土壤介質(zhì)的暴露(＞90％)，包括土壤攝食(35％)，吸入土壤顆粒(35％)，皮膚接觸土壤(25％)。最后，通過構(gòu)建模糊規(guī)則庫(kù)，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)PAHs綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行表征，NAP、BaA、CHR、BbF、BkF、BaP、IPY和DBA具有“非常高”綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取全部可能的