巢湖水体中多环芳烃类化合物(PAHs)污染调查和生态风险评价

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目的:调查巢湖水体中持久有机污染物多环芳烃类(PAHs)的污染特征,重点选择我国环境保护部及美国环境保护署(EPA)优先控制的16种PAHs进行分析:萘(Nap)、苊(Ace)、苊烯(Acy)、芴(Flu)、菲(Phe)、蒽(Ant)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并(a)蒽(BaA)、(Chr)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并(a)芘(BaP)、茚并(1,2,3-c,d)芘(IcdP)、二苯并(a,h)蒽(DahA)、苯并(g,h,i)芘(BghiP);评估巢湖水体PAHs污染的生态风险,为巢湖水污染防治和风险管理提供参考和依据。方法:(1)参考安徽省环境公报中巢湖污染状况及国控监测点分布,结合巢湖水体的出入主要河流、水源区域特征,重点选择监测西半湖区域5个采样点:派河入湖区、塘西河入湖区、十五里河入湖区、南淝河入湖区、西湖心;东半湖区域5个采样点:忠庙、兆河入湖区、东湖心、中垾(原巢湖市水源取水点)、出湖口,共10个采样点水样。(2)于2012-2013年的枯水期、平水期和丰水期,对选取的10个监测点,共30份水样进行为期一年的分析监测,采样方法参照《水样的采集与保存》(GB5750.2-2006)。(3)参考国家《生活饮用水标准检测方法》(GB5750.8-2006)附录及相关文献,研制建立水中16种PAHs的固相萃取-气相色谱/串联质谱(SPE-GC/MS/MS)法测定方法,采用多反应监测模式(MRM),依据特征离子结合保留时间对水样进行定性、定量检测。(4)根据监测数据,分析描述巢湖水体不同水期PAHs的污染特征,利用特征比值法推测其污染来源情况。(5)利用美国环境保护署(US EPA)给出的生态基准值和PAHs物质对水生生物毒性数据,采用商值法和风险系数法分别从单种PAHs和多种PAHs联合作用两个角度,评价水体PAHs污染生态风险。结果:(1)研究建立了水中16种EPA优先控制PAHs的SPE-GC/MS/MS定性定量测定方法,在1.0~1000.0μg/L浓度范围,方法的相关系数r>0.999,方法最低检测质量浓度为0.2~1.0ng/L,回收率为84.1%~113.2%,相对标准偏差为2.5%~5.1%。(2)不同水期水中检出∑PAHs(16种PAHs总浓度)浓度范围分别为:枯水期234.69~1058.8ng/L;平水期157.40~514.23ng/L;丰水期:108.77~560.29ng/L。各水期西半湖监测点∑PAHs浓度污染水平高于东半湖,枯水期:3543.52>1411.37ng/L,平水期:1656.44>814.25ng/L,丰水期:2099.23>909.10ng/L。其中,西半湖南淝河入湖区和十五里河入湖区∑PAHs浓度居各水期采样点前两位。(3)各采样点水中16种优先控制PAHs均有不同程度检出,检出的主要PAHs污染物种类前五位均为萘、芴、菲、荧蒽、芘;占各水期∑PAHs浓度百分比依次为,枯水期:28.67%、7.82%、22.11%、6.01%、21.58%;平水期:43.90%、10.35%、10.66%、10.63%、7.02%;丰水期:30.65%、8.89%、33.33%、7.29%、6.60%。(4)苯并(a)芘作为我国《地表水环境质量标准》PAHs化合物的唯一指标,检出浓度范围分别为:枯水期nd~9.00ng/L;平水期nd~0.61ng/L;丰水期:nd。(5)总浓度水平∑PAHs分布特征呈现出:枯水期(4954.89ng/L)>丰水期(3008.34ng/L)>平水期(2470.69ng/L)的趋势,且各采样点∑PAHs浓度最高水期均为枯水期。结论:(1)各采样点,在不同水期16种PAHs均有不同程度检出,其中枯水期南淝河、十五里河、西湖心、塘西、忠庙、东湖心6个采样点的苯并(a)芘检测结果超过我国《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中限值2.8ng/L,浓度范围为4.39~9.00ng/L。各采样点多环芳烃总量(∑PAHs)结果均未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中参考限值2μg/L要求。(2)根据PAHs检测浓度,计算部分PAHs特征比值,分析污染来源以燃烧为主:平水期和丰水期污染主要来自石油类产品以及草、木材、煤的燃烧,而枯水期污染主要来源于石油类化工产品的直接污染,可能与日益增加的城市交通、工业排放有关。(3)采用危害商值法分别计算评价各水期不同PAHs的生态风险,商值范围为0~6.4310-1,平均值为0~3.4110-1,商值均小于风险界值1,除枯水期苯并(a)芘商值>10-1外,其余各目标化合物商值均<0.05,水体中各PAHs风险较小。(4)采用风险系数法综合评价PAHs总的生态风险,计算各水期相应风险商值:枯水期5.1310-4~1.8310-3,平水期1.8610-4~1.2510-3,丰水期3.5410-4~1.5910-3,均远小于风险界值1,水体PAHs污染风险较小。
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