典型内分泌干扰物在水环境中的环境行为与环境风险评价

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:matrix521
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流域水环境问题一直是我国环境问题的重要难题之一。人口密度大,水资源匮乏是我国水资源现状。水环境质量与居民生活健康息息相关,流域水环境的环境风险评价可以为流域生态和流域附近居民安全提供有价值的参考和依据。研究区饮马河流域是第二松花江最大支流,且是流域内居民生活用水及农田灌溉水源,其水质情况关系到居民的生活和生产。本文选取了4种典型内分泌干扰物双酚A(BPA)、对-特辛基苯酚(4TO)、雌酮(E1)以及乙烯雌酚(DES)为目标污染物。在饮马河流域选取17个采样点,探究四种内分泌干扰物在水体和沉积物中的季节性时空分布规律,通过Arcgis权重插值法进行空间化表达,利用逸度分数探究水-沉积物中污染物分布通量情况;以饮马河流域三个水期为基础背景,通过模拟实验对双酚A的各种迁移转化机制进行研究,探究双酚A在水-气-沉积物中的季节性归趋,其迁移转化速率为马尔科夫数值模拟提供参数并进行模拟;通过建立微观宇宙的实验,探究双酚A在水环境中的实际迁移规律,与马尔科夫模拟结果对比,验证模拟的有效性;利用以双酚A为标准的当量法,对其余3种内分泌干扰物进行归一化计算,收集不同营养级的生物毒理毒性数据,通过评估因子法计算出双酚A的最大无影响浓度值,从而计算出4种污染物在饮马河流域水体和沉积物中的风险熵值,利用熵值法进行生态风险评价;根据饮马河流域的地理位置和居民实际情况,引入本地化参数,通过计算危害熵,对流域内4种目标内分泌干扰物进行精确的人体健康风险评价。基于饮马河流域中4种内分泌干扰物在水和沉积物样品的监测结果,不难发现:在空间上,对于单个采样点,长春市、双阳行政区以及饮马河上游生活污水排污口的烟筒山监测断面浓度较高;总体区域空间来看,三个水期中,无论是水体中还是沉积物中,上游污染物浓度均高于下游。从季节上看,水体和沉积物中4种内分泌干扰物的总浓度呈现:枯水期>平水期>丰水期。水-沉积物平衡分布结果表明,4种内分泌干扰物接近平衡,只有雌酮在枯水期时呈现为从沉积物向水体中迁移。通过模拟实验探究了在水-气-沉积物系统中,挥发、沉积物中微生物降解以及沉积物的吸附与解吸作用是双酚A的主要迁移转化机制,且存在季节性差异,其速率为丰水期>平水期>枯水期。双酚A的微观宇宙模型实验结果同样呈季节性差异。得到各迁移转化机制的速率后,通过马尔科夫链模型对双酚A的数值模拟发现:经500小时的降解,平水期时有77.9%的双酚A挥发到大气,19.6%在沉积物中被微生物所降解;丰水期时挥发的双酚A约为90.5%,而沉积物中的微生物降解了9.4%的双酚A;在枯水期,水中双酚A有80.3%是通过挥发降解掉,11.8%在沉积物中被微生物降解。经过500小时的降解,三个水期的水和沉积物中的双酚A均被降解到了可忽略的浓度。而三个水期中,马尔科夫数值模拟与微观实验结果一致,说明该模型准确有效。饮马河流域的三个水期中,水体中大部分的生态风险为中度,沉积物中风险较高。其中长春市、双阳行政区、石头口门水库岔路河干流处以及位于烟筒山监测断面生态风险较高。在监测到E1和DES的采样点生态风险均较高。这些高风险地区以及高风险污染物是未来生态监控管理的重点。通过对4种内分泌干扰物在饮马河流域不同季节以及不同目标群体的危害商(Hazard Quotient,HQ)进行计算可知,在三个水期中,4种内分泌干扰物未对流域居民人体健康造成风险。但根据HQ值来看,由于居民每天饮水量、体重等差异,女性健康风险普遍高于男性,农村居民的健康在春秋季节易受影响,城市居民冬季易受内分泌干扰物的影响。本课题为饮马河流域水环境内分泌干扰物的监管治理提供指导参考,为水体内分泌干扰物的管理提供科学决策的依据,填补了饮马河流域内分泌干扰物研究的空白。验证了马尔科夫链数值模拟在有机污染物的迁移转化行为的有效性,为内分泌干扰物的环境行为的预测提供了新思路。本研究利用饮马河流域敏感生物毒性数据来确定水质基准的方法,使环境风险评价结果更为准确可信,对保障松花江流域水环境以及居民生活生产有实际意义。
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