氟工业区河流全氟化合物—PFCs输移的时空特征研究

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在过去的60多年,全氟化合物(PFCs)由于其特殊的物理化学性质而被普遍应用于多种工业与民用领域的产品生产过程中,也使得PFCs通过多种方式进入到环境介质中。它们在环境中的持久性以及本身所具有的难降解性、生物蓄积性和生物毒性,使得PFCs在各类环境介质、生物体和人体内都能检测的到,并成为威胁生态环境安全和人群健康安全的隐患。目前全球范围内已经开始限制毒性较大的PFOS的生产与使用。  全氟化合物的河流输移是其在环境中的主要传输途径,当前国内关于水环境中PFCs的研究主要集中于各类水体、沉积物PFCs的污染程度和空间分布等,而对典型氟化工区周边水环境PFCs的污染特征以及长期河流输移特征尚未有相关结论。因此本文选择阜新典型氟工业区河流(大凌河及其主要支流)为研究对象,分不同的时期进行了多次采样,对水体中PFCs的污染特征、空间分布以及河流输移和风险评估等做了具体分析,得出以下主要结论:  大凌河水体中全氟化合物浓度水平变化幅度较大,总浓度变化范围为1.09~9536 ng/L,主要PFCs组分为PFBA、PFBS和PFOA,这三者的浓度对总浓度的贡献达到90%以上。研究区域水体PFCs在空间上的含量分布变化也很大,PFCs总浓度最高的河段是细河流经阜新氟化工园区河段,其次是细河汇入大凌河主河道后河段,细河流经阜新市区河段PFCs浓度水平较低,大凌河白石水库河段PFCs水平最低。研究区域内水体PFBA、PFBS以及PFOA含量的空间分布与PFCs总量的空间分布十分一致。  研究区域内全氟化合物的河流输移特征受研究区域内氟工业区的影响极大,主要表现在细河阜新河段和大凌河锦州河段。细河在流经阜新市区时水体中全氟化合物总量水平较低,流经氟化工园区后,水体中全氟化合物含量急剧升高,并且在整个氟化工区河段含量均较高。细河汇入大凌河主河道后受到大凌河水的稀释作用水体全氟化合物浓度有所下降,但仍然保持在较高水平。大凌河下游水体全氟化合物浓度由于接纳了上游PFCs输入也较高,并维持在相对稳定的浓度水平。在研究期间水体中全氟化合物最高浓度时期是2013年7月份,最低浓度时期是2013年1月份,PFBA、PFBS和PFOA含量的时间变化趋势基本上与全氟化合物总量保持一致。  研究区域不同河段全氟化合物污染来源不同。细河流经阜新市区河段水体中PFCs来源主要是含氟产品的使用;流经氟化工区域有含PFCs污水的直接排放,该区域主要有两大氟化工园区,并且对园区企业的含氟产品分析发现有年产几千吨的含氟相关产品生产项目,而含氟产品生产过程会产生多种含氟有机物质以及全氟羧酸盐,由此推断这两个工业园区的生产排放是全氟化合物的主要污染来源;细河汇入大凌河主河道后河段水体全氟化合物主要来源是上游输入,即氟化工区排放输入;大凌河白石水库河段水体样品中PFCs含量很低,且该区域没有明显化工污染源,可能来源于生活污染源和大气沉降。  研究期间大凌河水体中全氟化合物(PFOA、PFOS、PFBA和PFBS)浓度对水生态系统的整体危害很小,部分断面PFOS的含量对研究区域内食鱼禽类有一定危害。大凌河白石水库河段水体全氟化合物的饮用水健康风险分析表明该河段作为饮用水源河段不会对人体健康带来危害。研究区域内沉积物中的PFOA和PFOS对底栖生物的危害较小。
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