九龙江河口最大浑浊带中有机氯农药与多氯联苯的环境行为及影响因素研究

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河口是陆源污染物输入海洋的主要通道,受陆源径流与海洋潮汐的共同影响。研究河口处污染物的污染特征对于分析污染物的地球化学行为具有重要的意义。持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)具有降解缓慢、能发生大尺度迁移的特点,是全世界范围内备受关注的一类污染物。本文以典型亚热带河-海界面九龙江河口中两类氯代POPs有机氯农药(Organochlorine Pesticides,OCPs)和多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)为研究对象,讨论了其在研究区域内不同深度水层间时空分布特征与组成特征,对污染物可能的来源进行探究。在此基础上,研究了污染物在不同环境介质间的分布与分配情况,分析其可能的影响因素,并对污染物在水环境中潜在的健康风险以及沉积物可能造成的生态风险进行评价。初步得出以下结论:(1)丰水期整个九龙江河口最大浑浊带溶解相OCPs含量为0.42~60.98 ng/L,PCBs含量为0.31~20.49 ng/L,其中最大浑浊带中心处浓度最高,OCPs与PCBs平均浓度分别为15.41 ng/L、7.39 ng/L。枯水期最大浑浊带中心处污染物浓度明显升高。OCPs浓度在35.94~119.56ng/L之间,平均值为68.86ng/L。PCBs浓度在3.02~52.15 ng/L之间,平均值为20.11 ng/L。历史统计数据表明,九龙江丰、枯水期径流量相差数倍,丰水期地表径流对污染物的稀释作用是造成不同季节最大浑浊带溶解相中浓度差异的重要原因。(2)九龙江河口 OCPs与PCBs浓度在最大浑浊带内呈现中游>上游>下游的趋势。九龙江地表径流在通过最大浑浊带时,由于河口的“过滤作用”使污染物大量滞留在咸淡水混合作用最剧烈的最大浑浊带中心处,形成污染的高值区。下游处水体盐度较中游处升高,少量污染物进入下游区域后,受到低浓度海水稀释作用以及“盐析效应”的影响,污染物浓度进一步降低。污染物在最大浑浊带中的浓度变化受往复流控制,在整个潮周期中呈现高潮时浓度较低,低潮时浓度较高的规律。(3)丰水期OCPs与PCBs的浓度与组成在不同深度水体间差异较大。丰水期径流作用强,河-海界面上海水水团与淡水水团的混合过程中冲击形成盐水楔异重流,在水体中形成垂直梯度差异。由于淡水所携带的污染物组成与海水不同,在该区域内垂直梯度上三氯联苯的比例随水深逐渐降低,五氯联苯的比例逐渐升高,此外OCPs中HCHs的比例也呈现随深度逐渐降低的趋势。枯水期径流量小,咸淡水混合充分,河口处呈现弱的盐度跃层。表层与底层水体中污染物的浓度与组成也比较接近。(4)颗粒物中OCPs与PCBs在不同水深的组成相似,但含量差异较大,单位质量上的污染物浓度随着水深逐渐降低。颗粒物中的OCPs与PCBs的粒径分布呈现季节性的差异。丰水期各粒径间吸附能力均衡,枯水期细粒径的富集能力更强。由于悬浮颗粒物中以0.7~10 μm的颗粒物为主导,70%的污染物总量集中在该粒径段上。颗粒物-水的分配过程受到水体盐度、OC、EC等多种因素的控制,其中有机碳含量在丰水期对分配过程的影响较为明显。归一化分配系数显示,HCHs的logKoc与预测值接近,而其他物质均未达到理论的分配平衡状态。(5)通过比值法分析发现,丰水期溶解相HCHs 以γ-HCH为主导,枯水期则呈现混合来源的特点。在颗粒物中β-HCH含量较高,说明颗粒物上的污染物主要为历史残留。溶解相中o,p’-DDT相对含量较高,主要为三氯杀螨醇的输入。而DDT在颗粒物上大多已发生降解,其降解产物DDE的相对含量更高。对PCBs进行主成分分析发现,水体中的PCBs主要来源为工业产品Aroclor1248以及Aroclor1254的混合污染。而在丰水期的表层与中层颗粒物中,除了 Aroclor1248、-Aroclor1254 外,还存在 Aroclor1260 的输入。(6)沉积物中OCPs与PCBs与悬浮颗粒物相比含量较低。从整个河口处的分布来看,OCPs呈现在最大浑浊带的沉积物中富集的趋势,而PCBs则在海门岛处的沉积物中含量较高。(7)污染物的风险评价显示,最大浑浊带中游水体中OCPs与DL-PCBs存在一定的健康风险,对于成年人与儿童都存在致癌的可能。其中α-HCH单体的致癌风险较高,其最高值就超过USEPA规定的风险临界值10-6。沉积物中的p,p’-DDD、γ-HCH具有一定的生态风险,其含量超过了给定的生态风险阈值。
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