杭埠—丰乐河水环境中多环芳烃的污染特征、来源分析及生态风险评价

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多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类典型的持久性有机污染物,具有"三致"效应、环境持久性以及生物富集的特点,且具有长距离迁移能力,在区域和全球的多种环境介质(大气、土壤、水等)中普遍存在。PAHs所引起的诸多环境问题已经受到研究人员的高度重视。杭埠-丰乐河作为巢湖的最主要入湖支流,水质状况整体相对较优。但近些年来随着巢湖周边经济发展迅速,工业废水和生活污水不断增加,湖区周围居民生活煤的燃烧、交通运输以及渔船燃油排放的污染物进入杭埠-丰乐河流域,水质状况每况愈下。为了解杭埠-丰乐河流域水环境中多环芳烃的污染状况,本研究沿河采集12个样点的表层水样、表层沉积物样品及8个样点的背角无齿蚌样品。水样利用固相萃取富集,沉积物及背角无齿蚌样品冷冻干燥后采用加速溶剂萃取仪进行提取,萃取液经浓缩净化后,用气相色谱-质谱联用仪分析测定了 16种优先控制PAHs的含量,讨论其分布特征及其可能来源,并开展了生态风险评价,以期为巢湖及其入湖河流的有机污染物的控制与治理提供基础数据与科学依据。主要研究成果如下:(1)杭埠-丰乐河流域沉积物中16种PAHs均被普遍检出,总含量(∑PAHs)范围为71.3± 15~3372±402ng·g-1干重(dw),平均值为938ng·g-1(dw),与国内主要河流相比其浓度处于中等水平。沉积物中多环芳烃组成以4环和5环为主,共占EPAHs的81%,其中,二苯并(a,h)蒽(DBA)浓度最高,平均浓度为254 ng·g-1。沉积物总有机碳(TOC)与∑PAHs之间有良好线性关系。利用特征比值法和主成分分析探讨了 PAHs的可能来源,结果显示,杭埠-丰乐河沉积物中PAHs主要来自于流域周边居民生物质、煤燃烧及汽车燃油污染。利用沉积物质量基准法和苯并[a]芘毒性当量(TEQBaP)法分别评价了杭埠-丰乐河沉积物PAHs的生态风险和致癌风险,发现部分采样点某些多环芳烃含量超过了效应区间低值(ERL),具有潜在的生态风险;沉积物中TEQBaP均值高达343ng·g-1,具有相当高的致癌风险。(2)测定杭埠-丰乐河中背角无齿蚌体内16种优控PAHs的含量,分析其可能的来源,并对其生态风险进行评估。测定结果表明:16种优控PAHs在蚌组织中均被检出,浓度范围在707.7~1614.5ng·g-1(干重,dw)之间,平均浓度为1110.8±254.1ng·g-1。背角无齿蚌体内茚并芘[1.2.3-cd]含量最高(均值209.7±92.1 ng·g-1),占EPAHs 的 18.9%,苊烯含量最低(均值9.3 0±7ng·g-1),仅占∑PAHs的0.8%。从环数组成来看,2~3环、4环和5-6环的PAHs分别占29.8±11.4%、19.5±3.7%和50.7±10.9%,蚌体内高环PAHs所占比例最多。使用特征比值法分析PAHs来源,发现杭埠-丰乐河背角无齿蚌体内PAHs主要来源于木材和煤炭等的燃烧及轻微的原油污染。分别采用单项污染指数法和BaP毒性当量法评价了PAHs的生态风险和致癌风险。单项污染指数法评定结果显示,部分点位苯并[a]芘超标严重,最高可超3.03倍。BaP毒性当量法评价结果证实,杭埠-丰乐河背角无齿蚌体内PAHs的TEQBaP值为53.5~414.5 ng·g-1,具有较高的致癌风险。(3)杭埠-丰乐河水体常规指标分析结果显示5号点位和11号点位COD偏高,其余样点常规水质指标较为正常。水体中多环芳烃含量在69~3349ng·L-1之间,平均值为952 ng·L-1,总体分布特征为上游河段最低,中游居民生活区和工业区附近水体多环芳烃含量最高,下游汇水后入湖河段含量较低,多环芳烃含量受人为活动影响较大。水体中多环芳烃的组成以2~3环的低环多环芳烃为主,其中Nap含量最高,这可能与不同环数多环芳烃在水中的溶解度及当地流域居民的生产活动有关。生态风险熵值法结果表明:Nap的高风险熵值均大于1,污染严重,Acy、Ace、Flu、Phe、Ant、Fla、Pyr、BaA 和 BkF 低风险熵值大于 1,此类PAHs在研究区内存在一定的生态风险。总体来看,杭埠-丰乐河流域水体PAHs生态风险处于较高水平,应当引起人们足够的重视。
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