黄河河南段多氯萘、氯化石蜡及全/多氟烷基化合物的污染特征及环境行为研究

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多氯萘(polychlorinated naphthalenes,PCNs)、氯化石蜡(chlorinated paraffins,CPs)和全/多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)是三类环境中普遍存在的有机污染物,其中PFOS、PFOA、PCNs和SCCPs是几种典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)。由于其具有持久性、高毒性、长距离迁移性、生物富集性等特性,而被广泛的关注。黄河作为我国第二大河流,是我国主要的农业用水、工业用水及生活用水水源地,其河南段流经三门峡、洛阳、开封、郑州等中原城市群地区,为这些城市提供重要的水资源。但近年来,流域内城市的发展,带来了较多的污染排放。此外,三门峡水库(SMXR)和小浪底水库(XLDR)是该河段人工修建的水利工程,不仅可调节水沙平衡,也会阻碍河水的正常流动,导致污染物环境行为发生改变。黄河是典型的多泥沙河流,携带高含量的悬浮颗粒物(suspended particulate matter,SPM)。疏水性有机污染物较易吸附在SPM表面,并通过食物链的转移至生物体。此外,其可随着径流输送到海洋,成为渤海污染的主要陆源之一。本实验以黄河河南段为主要研究区域,以沉积物和水体(颗粒相和溶解相)为研究对象,以新型有机物(PCNs、CPs和PFASs)为目标污染物,对其在不同环境介质中的时空分布、污染特征进行研究,探讨其可能的来源、流域通量,并评估其潜在风险。主要研究内容和结论如下:(1)沉积物和SPM中PCNs的平均浓度分别为7.15±19.3 ng/g和38.1±58.4 ng/g(以干重计,下同)。样点M16和T7以高氯组分为主,其他样点均以3Cl-PCNs和4Cl-PCNs为主。所有样品中CN-23为优势单体,且ΣPCNsCom/ΣPCNs比值多介于0.11和0.5之间,可能受燃煤源排放影响。沉积物中高值点多出现在支流,而SPM中高值点多出现在干流,水库段尤为明显。这表明干流的高径流量可能导致污染物再悬浮,支流的低径流量导致污染物沉积。受大坝影响,水库水域中PCNs环境行为的变化最为明显。该河段PCNs的通量范围是0.0016~0.893 t/y,其中下游河段PCNs的通量较高,可能与点源排放有关。此外,风险评估结果表明,SPM中PCNs的潜在风险大于沉积物。(2)沉积物中SCCPs和MCCPs的平均浓度分别为262 ng/g和97.1 ng/g,SPM中分别为17,055 ng/g和2573 ng/g。相比工业区及经济发达地区,黄河河南段沉积物中CPs含量处于中等污染水平。多数样点MCCPs/SCCPs的比值小于1,反映出该流域CPs的生产和使用仍以SCCPs为主。SCCPs的主要同系物为C10-CP和C11-CP,MCCPs的主要同系物为C14-CPs,与工业品CP-42和CP-52的优势组成一致,且MCCPs与SCCPs的浓度显著相关(P<0.01),表明MCCPs与SCCPs可能均来自于两种CPs商业品的生产和使用。支流和水库河段CPs的浓度明显偏高,表明人为活动和地形地貌是黄河河南段中CPs环境行为重要的影响因素。潼关到艾山站的CPs通量逐渐降低,水库段降低较为明显,意味着CPs可能在黄河河南段积累。此外,风险估算表明该河段暴露于沉积物中的SCCPs含量可能不会对水生生物存在潜在风险。(3)溶解相和颗粒相中PFASs的浓度分别为18.4~56.9 ng/L和26.8~164 ng/g,PFHxA为最主要的PFASs物质,高于PFOS和PFOA的浓度,表明黄河河南段的短链PFASs的生产和使用逐渐增多。PFASs在水-颗粒相的分配结果表明,碳链长度对PFCAs的Kd值影响较小,磺酸基团的存在增强了PFSAs在颗粒物上的吸附能力。水体、溶解相和颗粒相中PFASs的年通量分别为0.483~1.08 t/y、0.285~0.924 t/y及0.0391~0.228 t/y。溶解相通量大于颗粒相,表明溶解相对PFASs的迁移起主要作用。初步生态风险评估表明PFOS和PFOA对该河段生态环境的风险可忽略。
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