浙江舟山海域贻贝养殖区氯代POPs的残留及多环境介质界面的交换特征研究

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持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)因其具有长距离迁移性且能够在环境中长时间存在,故能被普遍检出。大多数半挥发持久性有机污染物,如多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)、有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)等可以在全球范围内迁移、沉降而最终到达远离陆地的海洋环境中。研究表明,大气沉降和地表径流被认为是POPs从陆地进入海洋的主要途径。在本论文的研究中,我们采集了浙江舟山海域贻贝养殖区的土壤、水体、大气以及贻贝样品,分析了其中HCHs、DDTs和PCBs的浓度、组成特征及来源解析,并进一步利用逸度模型对该研究区域氯代持久性有机污染物的土-气交换及水-气交换特征进行了研究,阐明了目标污染物的环境行为以及迁移趋势。本文得到的主要结果如下:(1)贻贝养殖区土壤中∑HCHs的浓度水平为0.176-10.4 ng/g,均值为1.48 ng/g,处于较低水平。其中HCHs同分异构体浓度排序如下:β-HCH>α-HCH>γ-HCH,β-HCH是土壤中HCHs主要同分异构体。源解析表明,土壤中HCHs受到了早期工业六六六的污染。土壤中∑DDTs浓度要比∑HCHs高,具体浓度水平为0.739-117ng/g,均值为23.1 ng/g。源解析表明,该区域近期有新的滴滴涕农药源输入,且DDTs主要以有氧代谢为主,这与土壤空隙度及所处环境的含氧量相关。土壤中∑41PCBs浓度范围为39.3-1235 pg/g,均值为494 pg/g。土壤中主要以三氯代PCBs和四氯代PCBs为主,同时高氯代PCBs也在土壤中进行了富集。(2)贻贝养殖区冬季大气中∑HCHs的浓度水平为8.28-67.2 pg/m~3,均值为25.2pg/m~3,夏季浓度水平范围为10.4-78.9 pg/m~3,均值为26.3 pg/m~3。在冬季大气中,α-HCH是各个异构体的主要组成,而夏季大气中,γ-HCH占有最高的的比例。来源解析表明,冬季大气受到了不同来源的污染。冬季大气中∑DDTs浓度要比夏季低,具体浓度水平为:冬季0.3-9.21 pg/m~3,均值为2.57 pg/m~3,夏季0.542-198 pg/m~3,均值为34.4 pg/m~3。大气中冬季∑41PCBs浓度范围为10.1-174 pg/m~3,均值为72.9pg/m~3,夏季∑41PCBs浓度范围为57.1-658 pg/m~3,均值为282 pg/m~3。无论是冬季还是夏季,大气中PCBs同系物组成特征均主要以三氯代PCBs和四氯代PCBs为主。源解析表明,大气中PCBs可能来源于含PCBs副产品的无意识排放。(3)贻贝养殖区水体中∑HCHs的浓度水平为220-1762 pg/L,均值为619 pg/L。其中α-HCH在水体中占据主导地位。源解析表明,水体中HCHs受到了历史残留的影响。土壤中∑DDTs的浓度水平为68-295 pg/L,均值为134 pg/L。同样,水体中DDTs主要来源于早期的长期积累。水体中∑41PCBs浓度范围为8.24-51.5 pg/L,平均值为29.3 pg/L。PCBs在水体中的组成主要以低氯代PCBs为主,与我国多氯联苯历史使用情况吻合。(4)养殖区贻贝中∑DDTs的浓度水平范围为168-899 ng/g lw,均值为482 ng/g lw,贻贝中HCHs的优势组分为β-HCH。贻贝中∑DDTs的浓度水平范围为168-899ng/g lw,均值为482 ng/g lw,即贻贝中DDTs占OCPs的主要成分。贻贝中DDTs的优势组分为p,p’-DDE。贻贝中∑PCBs的浓度水平范围为10.4-34.4 ng/g lw,均值为20.9 ng/g lw。指示性∑7PCBs占总的PCBs比值为31-53%,对贻贝PCBs浓度的监测具有很好的指导性。其中,五、六和七氯联苯是∑41PCBs总浓度的主要分布,其主要归因于技术产品的使用和多氯联苯物理化学性质如同系物的选择代谢差异。(5)土气交换逸度分数结果表明,贻贝养殖区的OCPs主要处于挥发的状态,土壤是大气中污染的潜在来源;与OCPs不同,绝大多数采样点的PCBs均主要处于沉降的状态。且研究发现,其逸度分数的大小随着分子量的增大而减小。此外,无论是OCPs还是PCBs,冬季的逸度分数均要比夏季高。(6)水气交换逸度分数结果表明,无论OCPs还是PCBs,目前研究区域处于平衡或者从水体向大气挥发的状态,水体是大气中氯代持久性有机污染物的二次来源;此外,冬季逸度分数要高于夏季,冬季绝大多数采样点处于挥发的状态。
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