崇明岛草鱼养殖池塘多环芳烃分布特征及风险评价

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崇明岛是我国第三大岛,也是全球最大的河口冲积岛。崇明岛不仅是上海市重要的农产品基地,更是长三角地区重要的水产品生产基地,其国际生态岛的定位对岛内生态环境保护提出了更高的要求。多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)作为环境中广泛存在的持久性有机污染物,因其半挥发性和生物富集性,在大气、水体、沉积物和水产品中普遍检出并且会对人体产生包括致癌风险在内的多种威胁。因此深入研究崇明岛草鱼养殖池塘中PAHs的分布特征、生态风险及健康风险对崇明岛水产养殖发展、居民健康和生态环境保护都具有重要意义。本论文以崇明岛全域为研究区域,美国环保署(US EPA)优先控制的16种PAHs为研究对象。利用GC/MS法测定了2018年7月份至2019年1月崇明岛草鱼养殖池塘中水体、表层沉积物和养殖草鱼肌肉组织中PAHs的污染浓度,运用统计学和GIS等方法分析了其污染水平、时空分布特征和组成特征,综合主成分分析法和特征分子比值法对其进行来源分析,并提出针对性环境治理对策。分别利用Ba P毒性当量法、商值法、沉积物质量标准法和沉积物质量基准法对水体和沉积物中PAHs的生态风险进行表征。在此基础上,基于PAHs的潜在暴露情景,分析了不同暴露途径下其对上海市不同人群造成的致癌和非致癌性健康风险水平。分析风险评价中潜在危害较大的PAHs单体,提出相应的应对潜在风险对策。主要结论如下:(1)崇明岛草鱼养殖池塘水体中的浓度范围为ND(浓度低于检测限,未检出)~0.42μg·L-1,平均含量为0.041μg·L-1;沉积物中范围为ND~1654.09μg·kg-1,平均含量95.13μg·kg-1;养殖草鱼肌肉组织中的范围为ND~221μg·kg-1,平均含量7.37μg·kg-1。其空间分布特征为“中部低,四周高,且西部高于东部”,时间变化上呈现夏季、秋季、冬季逐渐减少的特征。相比于其他区域,崇明岛草鱼养殖池塘中含量处于中低等水平。(2)研究区域中PAHs的主要来源为石油源和各类燃烧源的混合来源。其中,夏季水体中PAHs的主要来源为炼焦排放、其次为草木燃烧;秋季则为草木燃烧和石油源的混合源;冬季主要为生物质燃烧源。表层沉积物中PAHs的主要来源为石油源和各类燃烧源的混合来源,且石油源所占比例在夏、秋、冬三季中逐渐增高。(3)总体上崇明岛草鱼养殖池塘中PAHs造成潜在生态风险较低。其中水体中PAHs总体风险极低,仅在部分沿岸池塘中会产生较低水平的潜在生态风险。夏季和秋季是水体中PAHs潜在生态风险产生相对较高的时间段。沉积物中PAHs的总体潜在生态风险较低,但岛西部池塘在夏季存在一定的生态风险。从空间分布上来看,崇明岛沿岸池塘存在潜在风险几率相对较高,且岛西部池塘的风险高于东部。从季节变化上看,夏季风险最高,达到了中等潜在风险水平,秋季次之,冬季风险水平最低,生态风险的时空变化特征与PAHs污染浓度分布相同。(4)上海市成人和儿童暴露于崇明岛养殖池塘水体PAHs的致癌风险均在最大可接受癌症风险水平范围内,其中儿童略高于成人。成人的暴露风险主要来自接触暴露,儿童主要来自误饮途径。崇明岛养殖草鱼产生致癌风险允许的最大日摄入量为1471.78~1501.53 g·d-1,食用崇明岛养殖草鱼不会产生致癌性健康风险。(5)研究区域PAHs的防治中,应当着重关注DBA、Ace、Phe、Ba A、Chr、Flu和Pyr这7种PAHs单体,其暴露浓度较高且是造成潜在风险的主要因素。从控制污染源来看,应当重视崇明岛周边水域环境的协同治理,周边区域工厂排放的管理和产业结构的优化,其次崇明岛居民的能源消费结构也应当适当调整。崇明的渔业从业者应当重视对沿岸池塘的PAHs风险防控,尤其是夏秋两季的风险较高,建议养殖户在养殖周期完成后对池塘进行清淤,以防止PAHs在表层沉积物中的积累。
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