[发明专利]一种基于碳氮单体同位素的土壤有机污染物源解析方法

说明书

本发明提供一种基于碳氮单体同位素的土壤有机污染物源解析方法，包括：确定污染场地特征有机污染物；分别对受体端和潜在污染源进行采样；分析采集的样品中特征有机污染物的碳氮稳定同位素组成，确定特征污染物的关键污染源。本发明的基于碳氮单体同位素的土壤有机污染源解析方法，预处理及上机测定操作简便，可快速获得样品中特征有机污染物的碳氮双稳定同位素组成信息，从而减少工作量、缩短测试周期，有助于为尽快控制污染源提供决策基础；该方法采用碳氮双稳定同位素和污染源贡献率软件分析，能够精准定位场地中特征有机污染物的关键污染源，提高了源解析的有效性和准确性，从而避免修复工程中盲目投资，节约治理成本。

技术领域

本发明属于环境污染防治领域中污染物的解析方法技术领域，具体涉及一种基于碳氮单体同位素的土壤有机污染物源解析方法。

背景技术

近年来，我国土壤污染问题日益突出，土壤环境面临着由持久性有机污染物所带来的前所未有的压力。控制和消除土壤污染源是防止污染的根本措施，特别需要对精细化工包括染料和农药等污染场地进行精确的源解析，以进行合理的修复和环境风险评估。

由于污染的释放与扩散是一个随时空变化的动态过程，污染源-汇关系也在污染时空分布范围扩大过程中相互转化，在污染源-汇过程中，多相有机污染物与土壤-地下水系统相互作用，给源解析带来更多不确定性。以往针对单一要素的场地污染特征分析难以全面定量解析源-汇过程。

污染源解析是基于污染物-汇的反向追踪技术，污染源解析结果关乎污染责任认定与风险管控布局，污染源的解析和优先控制清除也是污染场地修复的首要环节。由于污染源-汇过程本身就是复杂的多场耦合过程，基于源-汇过程的源解析具有更多不确定性。大多数源解析方法的适用性受到特征污染物性质、环境条件等多类因素影响。比如，监测现场污染物浓度降低的传统方法通常不能提供令人信服的证据证明污染物实际上正在被降解。当浓度数据是唯一可用的数据时，很难或不可能排除污染物浓度降低是由稀释或分散等其他过程造成的，或监测井未能对污染场地进行充分取样的可能性。

当有机污染物在环境中降解时，稳定同位素比值往往会发生变化，通过稳定同位素比值的变化可以识别和预测降解的程度。并且同一物质的不同污染源可能具有不同的同位素“特征”，可用于将污染场地与特定污染源联系起来。因此，有机污染物同位素源解析法是基于同位素的质量守恒原理，通过测定受体样品中有机污染物的稳定同位素组成特征来区分污染物的来源，比如由于中子数的差异，碳元素主要存在¹²C和¹³C两种同位素，通过与标准物质比对，可得到样品中碳同位素特征值。稳定性同位素组成分析在有机污染物示踪中表现出明显的优越性。

专利文献《一种基于同位素的地表水污染源解析方法》 (CN103808790A)提出一种基于同位素的地表水污染源解析方法，该方法通过测定水样中溶解态的碳氮等同位素组成比率，获得污染贡献率，从而发现和定位新污染源。但是该方法的局限是测定混合物的稳定碳氮等同位素来进行源解析。众所周知，土壤或水样中有机污染物众多，而且还伴随中大量的有机质，这些有机化合物碳氮等同位素的比值变化很难用于准确判断特征污染物的同位素比值变化。因此其同位素源解析技术应用范围较窄，测定步骤繁琐，难以区分单体污染物同位素特征，且在分析潜在多个污染源的贡献率方面存在局限性。

近年来，单体稳定同位素分析技术的引入使有机污染场地的源解析能深入到复杂混合物中的单个有机化合物的稳定同位素，随着单体稳定同位素分析技术的成熟，单体稳定同位素源解析方法成为可能。但由于化工场地污染历史复杂，被动监测、单一同位素示踪等手段难以有效解决源解析问题。因此亟需开发一种操作简单，高效精准定位污染源的稳定同位素源解析方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于碳氮单体同位素的土壤有机污染物源解析方法，用于揭示典型场地特征有机污染物的稳定同位素指纹特征，通过该方法确定潜在污染源的污染贡献率，以对特征有机污染物的关键污染源实行重点管控治理。本发明的方法操作简易，效率高，对关键污染源定位精准。