三峡库区动态水位下水环境中有机锡的多介质归趋模拟与风险评价

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三丁基锡(TBT)和三苯基锡(TPhT)被广泛用作杀菌剂和船舶防污漆,是具有高毒性和持久性(>30年)的内分泌干扰物。研究表明,历年来三峡库区给水厂、污水厂和地表水等水环境中均存在有机锡污染,同时,三峡水库运行方式对有机锡在库区水环境不同介质中的迁移和分配有影响。为全面模拟三峡库区有机锡的环境行为和污染水平并评估其危害,本论文以TBT和TPhT为研究对象,首先构建适合三峡库区的有机锡多介质逸度模型,然后应用模型对动态水位下和有机锡禁用前后三峡库区水环境中的有机锡开展多介质归趋模拟,最后基于有机锡禁用前后TBT和TPhT预测浓度开展有机锡对库区水生生物和周边人群的风险评价。本论文的研究工作及主要结论如下:1)本文构建了适合三峡库区动态水位下水环境中有机锡的多介质逸度模型,并应用Theil不等系数法(TIC)和偏差百分比(PBIAS)评估模型性能,结果表明:有机锡的TIC值范围为0.050.18,PBIAS指数范围为+8.56%+26.79%,该模型满足TIC<0.5和PBIAS∈[-70%,+70%],模型性能良好。使用敏感度因子法对模型所有原始参数进行灵敏度分析,结果表明:四个环境相中TBT和TPhT浓度预测值都对水体相平流流入浓度(Cow)和平流流入速率(Gow)两个参数很敏感(灵敏度系数SC>0.5)且具有正相关关系。2)应用已构建模型开展动态水位下有机锡的多介质归趋模拟,有机锡浓度(C)和迁移通量(N)等模拟结果表明:(1)不同水位期,仅TBT在水体相和沉积物相中的C分布比例发生较小变化:低水位期>高水位期,且TBT在水体相中和TPhT在鱼相中的C分布比例始终最高;(2)有机锡所有环境过程的N值大小关系:N低水位期>N高水位期;平流流入流出过程(NOW,NWO)和鱼相与水体相间的扩散迁移过程(NWF,NFW)分别是TBT和TPhT多介质归趋的重要过程;各环境相的总输入输出迁移通量(N+、N-)百分比大小不变,且四相中水体相的N+和N-百分比始终最高。3)应用已构建模型开展有机锡禁用前后TBT和TPhT的多介质归趋模拟,有机锡浓度(C)和迁移通量(N)等模拟结果表明:(1)禁用后一年内各环境相中TBT的C值下降幅度(28.3%33.5%)高于TPhT(9.57%16.62%);禁用后鱼相与水相中TPhT浓度比值(47.45倍)大于禁用前(41.74倍),禁用后鱼相的生物富集因子(BCF)比禁用前更高;(2)禁用后TBT和TPhT所有环境过程的N值和四个环境相中总输入输出迁移通量(N+,N-)均降低,TPhT的N、N+和N-值的下降幅度均低于TBT;禁用前后,TBT主要出现在低水位期而TPhT主要出现在蓄水期,推测TBT受出入库流量和温度影响较大,而TPhT受库区鱼类生物量影响较大。4)有机锡急性和慢性暴露下对库区水生生物的生态风险评价结果表明:(1)模拟期间有机锡对库区水生生物的风险商(RQ)值发生波动性下降且低水位期的RQ值大于高水位期;(2)若基于现有标准中最低的PNEC值,模拟期间TBT对库区水生生物产生显著的急性风险(RQmax=78.36)和慢性风险(RQmax=391.78),TPhT对库区水生生物仅造成显著的慢性生态风险(RQmax=16.79)。即使基于最高的PNEC值,TBT和TPhT对库区水生生物仍具有显著或潜在的慢性风险。5)有机锡对库区人群的健康风险评价结果表明:TBT和TPhT进入人体的主暴露途径分别为皮肤渗入和鱼类摄入;TPhT对库区人群的危险指数(HI)明显高于TBT,但两者HI值均小于1,即有机锡对库区人群产生低水平的健康风险。6)三峡库区有机锡禁用前后鱼体内TBT和TPhT可容忍的平均残留水平(TARL)分别为79.50 ng Sn/g和134.28 ng Sn/g。有机锡禁用前后TBT预测浓度远低于其TARL值,而TPhT预测浓度最大值(136.92 ng Sn/g)超过其TARL值,推测三峡库区鱼体内TPhT可能对食鱼人群产生健康影响。
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