[发明专利]一种地下水系统中新型污染物的污染源识别方法与应用

说明书

本发明提供了一种地下水系统中新型污染物的污染源识别方法与应用，通过样品采集，样品富集，液相色谱‑串联质谱测定获得色谱数据，应用指纹图谱相似度软件计算地下水样品与地面污染源样品的相似度，通过对少数几个同类污染源样品的色谱图谱，即可获得指示污染源特征的标准对照图谱，无需其他模型所需要的大量数据或参数，适应于各类地下水中新型污染物，尤其是药物与个人护理品(PPCPs)的污染来源识别，具有较好的适用性，在地下水污染防治领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于地下水污染防治领域，特别涉及一种地下水系统中新型污染物的污染源识别方法与应用。

背景技术

新型污染物是指目前确已存在，但尚无相关法律法规予以规定或规定不完善，危害生活和生态环境的所有在生产建设或者其他活动中产生的污染物。其中药物与个人护理品(PPCPs)由于在日常生活中大量使用并持续不断地通过各种途径释放到环境中，成为备受关注的一类新型污染物。地下水是维持人类生存的重要淡水资源之一，是许多国家和地区的重要水源。据初步统计，我国饮用地下水的人口占我国总人口的70％。随着人类活动程度的不断增加，由此引起的地下水污染问题日趋严重。多年以来，国内外对于地下水系统中常规营养组分、重金属、多环芳烃(PAHs)、氯代烃、典型农药(主要指用于植物病虫害防治的化合物)等污染物给予较多关注，并在来源识别与污染防控方面开展了大量研究，取得了重要成果。近年来，随着对于地下水系统污染物构成认识的不断深入，具有潜在危害的新型污染物逐渐引起广泛的注意。由于地下水中新型污染物种类和来源复杂、含量相对较低，其来源识别更是研究工作中的难点。

源解析技术研究方法的数学模型主要可分为扩散模型(diffusion model)和受体模型(receptor model)两类，常用的受体模型的方法主要有：比值法、特征化合物法、化学质量平衡法、因子分析法、聚类分析法、分子标志物及同位素法。其中，比值法适用于不同污染来源的特征污染物组成和含量差异明显，一般为轻重组分比例或者同分异构体比例，由于某些物质的不稳定，给污染源判断带来错误。特征化合物法是根据污染源排放过程含有的特殊物质确定污染物源的方法，一般不可单独使用。化学质量平衡法(CMB)，即假设受体中所测得污染物的量是各类污染源对其贡献量的线性加和；适用于各源类所排放的化学组成有明显的差别，各源类所排放化学组成相对稳定，化学组分之间无相互影响，各源类所排放污染物没有相互作用，在传输过程中的变化可以被忽略，并且所有的污染源成分谱是线性无关的及污染源种类低于或等于化学组分的种类的情形；该方法使用参数少，计算方法简单，在多数情况下可以得到令人满意的结果，解析污染源数目多的体系更有优越性，但要求排放源成线性独立假设条件很难满足。因子分析法，适用于源成分谱从源到受体这段距离内没有发生显著变化，单个污染物通量的变化与浓度成比例，在给定时段内污染物的总通量是所有已知源污染物通量的总和，源成分谱和贡献率线性无关，所有采样点均受到几个相同源的影响的情形，该方法可以使用统计分析软件，操作简单，客观性强，研究者只需对排放源组成有大致的了解，并不需要准确的源成分谱数据；但是需要输入大量数据，对受体样品数量要求较高，一般超过50个，对成份相似的源辨识困难。聚类分析法，根据分类对象的属性或特征的相似性、亲疏程度，用数学方法把它们逐步地分型划类，最后得到一个能反映个体、群体之间亲疏关系的分类系统，聚为一类的对象之间有较高的相似度，即存在一定的共线性。聚类方法可以将看似毫无关联的变量聚成几类，对分析对象的相关关系具有很重要的作用。解决了CMB模型要求参与计算的各源之间不能具有共线性的问题，但需要大量数据，计算复杂。分子标志物及同位素法，分子标志物，可用于来源相关关系研究的指标化合物，它们具有确定的化学结构，直接或间接地与母源的变化作用有关。这种母源可以是生物成因、地质因或人工合成物质。由于在一定的环境中污染物具有特定同位素组成并能保持相对稳定，通过测定污染物的稳定同位素进行污染源研究。该方法结果精度高，计算简单，但实验仪器及实验条件高，多用于PAHs等在环境中较为稳定的POPs类污染物(持久性有机污染物)的源解析。