江苏近海表层沉积物和生物中多环芳烃分布特征及影响因素研究

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江苏省是我国经济强省,GDP常年位于全国前列,同时也是海洋大省,随着社会经济的快速发展,江苏沿海地区人类活动排放的大量多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)通过大气沉降和入海河流进入海洋中,造成近海环境污染。本研究以江苏近海为研究区域,于2016年5月采集了25个站点的表层沉积物样品以及海州湾渔场10种和吕泗渔场16种海洋生物样品,分析表层沉积物和海洋生物中PAHs的分布特征、组成情况和来源,试图探讨影响沉积物和生物中PAHs分布的主要因素,并深入探究生物富集机制和食用海洋生物所带来的健康风险。江苏近海表层沉积物中粒度、组分和有机碳含量的分布都具有明显的空间差异特征,这主要是由不同的物质来源和水动力条件导致的。33°40′N以北海域主要位于废黄河口外区,分布颗粒较细的沉积物,沉积物类型主要是粉砂,其次是泥和粉砂质砂,有机碳含量较高;32°30′N~33°40′N海域主要位于沟槽相间的辐射沙脊群区,分布颗粒较粗的沉积物,沉积物类型主要是粉砂质砂,其次是砂和砂质粉砂,有机碳含量较低;32°30′N以南海域主要位于长江口以北海区,分布颗粒较细的沉积物,沉积物类型主要是粉砂,其次是粉砂质砂,有机碳含量较高。江苏近海表层沉积物中PAHs的浓度范围介于39.01~85.88 ng/g之间,平均值为57.86 ng/g,主要由高分子量PAHs组成,研究区域表层沉积物中PAHs浓度与世界其他地区相比处于较低水平,生态风险也比较低。结果显示PAHs在江苏近海表层沉积物中的分布呈现出北部和南部高、中部低的特征,这与沉积物粒度以及TOC含量分布的趋势较为一致。但相关性分析结果表明该区域表层沉积物PAHs浓度与粒度和TOC含量均不具有显著的相关性,这可能是因为沉积物中PAHs的浓度取决于多种因素,而不是单一因素。物质来源和水动力条件的不同会导致沉积物密度、粒度、TOC含量以及沉积速率等理化性质发生改变,从而影响到沉积物吸附PAHs的能力与偏好;另一方面则是因为沉积物中PAHs的分布也会受到与污染输入源距离的影响。另外,通过定性与定量分析相结合的源解析方法,确认了江苏近海PAHs三个来源的贡献率分别为:煤炭燃烧源(73.44%)、柴油和汽油燃烧混合的交通源(9.37%)以及焦炭源(8.62%)。江苏近海海洋生物中PAHs的含量范围介于86.37~350.53 ng/g之间,平均浓度为186.87 ng/g,主要由低分子量PAHs组成。PAHs在两个渔场不同生物种类中的浓度都呈现出底层生物中含量更高的趋势。栖息地在一定程度上影响了生物的摄食习惯,从而引起营养级的波动,最终导致PAHs在食物链中传递情况的变化。本研究认为生物中PAHs浓度的分布特征可能受到生物脂质含量、栖息地、摄食习惯和营养级水平等多种因素的共同控制。另外,环境背景值高的区域海洋生物中PAHs浓度一般也更高。海洋生物中PAHs的生物-沉积物富集因子(BSAF)与它们的辛醇-水分配系数(log Kow)呈显著负相关关系,说明生物体内更倾向于富集低分子量PAHs,同时也说明PAHs的理化性质会影响PAHs在生物体内的生物富集。另外,BSAF与营养级呈正相关关系,这可能说明营养级水平越高的生物的富集能力越强,并且BSAF值可能因生物所处的环境条件的不同而有所差别。本研究还针对江苏沿海采集的生物样品进行了人类通过食用海洋生物摄入PAHs的健康风险评估,结果显示终身致癌风险高于可接受风险水平(1.0×10-6),但低于优先风险水平(1.0×10-4),部分生物的风险评价结果高于10-5,应当引起重视。
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