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多氯联苯(PCBs)是一类普遍存在的具有高持久性、毒性和生物积累性的憎水性有机氯化物,通过城市垃圾、废水、工业废弃物以及大气干湿沉降进入到海洋中,并在沿海沉积物中不断地蓄集。因此,PCBs在我国近岸水域生态系统中广泛存在,并威胁着水产品的质量与人类的健康。
深圳海上田园处于珠江三角洲河口,同时是宝安区沙井工业区下游,可能存在着较为严重的PCBs污染。对河口养殖湿地区域PCBs潜在的生态风险进行研究,目前国内开展的工作甚少。因此,对河口三角洲养殖湿地PCBs污染进行研究并建立一套PCBs生态风险评价方法,对保障生态安全和人体健康有着重要的现实意义。同时,由于红树植物对PCBs不仅具有一定的抗性和耐性反应,还具有较强的吸收积累和传输作用,并能促进根际微生物对PCBs的降解,故海上田园所构建的红树林种植—养殖系统本身对PCBs具有一定的修复作用。对该系统中PCBs的来源、分布和迁移规律进行研究,是探索其修复机理的重要手段。
本研究主要布设了7个采样点,包括背景(BJ)、河涌(HC)、海湾(HW)、对照塘(DZ)、桐花树塘(TH)、海桑塘(HS)以及秋茄塘(QQ),分别采集了其表层水和沉积物样品。用痕量分析的方法研究了红树林样品中的PCBs,以及滩涂海水养殖湿地中沉积物和水体PCBs的污染水平与影响因素,并对PCBs进行源解析和生态风险评价,取得的主要结果如下:
(1)研究区域各采样点水体中总PCBs含量的范围在39.484-424.562ng/L之间,河涌污染最为严重,海湾次之,远高于养殖塘中的含量,养殖塘由于相互联通,水中PCBs没有明显差别;沉积物中总PCBs的含量范围在2.596~250.876ng/g之间,海湾的沉积物污染最重。水体和沉积物样品中检测到的PCBs组成包括3CB~6CB。其中,水体中的PCBs以4CB和6CB为主,沉积物中的PCBs以3CB和4CB为主。
(2)水体中,盐度与t—PCB没有必然相关。DO一定程度上反映水质,与t—PCB呈负相关。沉积物中,TOC含量>1%时,TOC与PCBs含量有明显正相关。沉积物中的t—PCB与粒度的相关性并不明显,而t—PCB与沉积物a层(0~10cm)的平均粒径呈负相关,是因为沉积物的小颗粒能够聚集更多的TOC。
(3)在水体PCBs污染最严重的河涌边上长着茂密的秋茄林,其沉积物的PCBs污染并不算严重,与红树植物秋茄对沉积物中PCBs的修复作用有一定的关系。
养殖塘中对照塘(DZ)、海桑塘(HS)、桐花树塘(TH)沉积物PCBs含量的垂直分布特征不同子海湾(HW)、河涌(HC)、背景(BJ)和秋茄塘(QQ),养殖塘(DZ、HS、TH)为上层低下层高,其他四个点则为上层高下层低。推测其原因为养殖塘(DZ、HS、TH)达到分配平衡使沉积物上层PCBs含量降低,而QQ尚未达到分配平衡;HC、HW有新的PCBs污染输入,通过悬浮颗粒沉积于上层;此外,养殖塘(DZ、HS、TH)表层沉积物的微生物活性更高,促进了上层PCBs的降解。
(4)养殖塘和河涌原先所受的污染以与工业产品Aroclor1248组成相似的PCBs污染为主,可能来源为工业PCBs产品的混合污染以及部分高氯代PCBs的降解;近期主要污染源是来自于电力设备含PCBs绝缘油泄漏产生的陆源污染。而海湾处于相对开放的环境,其PCBs污染成分类似于Aroclor1242,可能是因为含PCBs绝缘油中的低氯成分具有更高的迁移能力,从沙井工业区以及珠江口上游其他地区迁移并蓄积于海湾沉积物中。
(5)研究区域的水体与沉积物中PCBs均具有一定的生态风险。水体中的生态风险概率是9.65%,沉积物中PCBs造成10%以上的生物效应的概率为49.70%,造成50%以上的生物效应的概率为6.15%。需利用红树植物对该区域中的PCBs进行修复以降低风险,特别是在污染严重的海湾地区。