九龙江及其河口区邻苯二甲酸酯的环境地球化学特征

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邻苯二甲酸酯(Phthalate esters,PAEs)是一种普遍存在的全球性污染物,具有内分泌干扰效应和“致畸、致癌、致突变”作用。PAEs难溶于水,进入水环境后易吸附于颗粒物而进入沉积相,或被水生生物吸收而蓄积于生物体内。河流及河口作为连接陆地与海洋之间的过渡带,是陆源污染物质输送至海洋的最重要通道,研究PAEs在陆地河流及入海河口的污染状况、迁移过程、输送通量以及污染历史,是环境地球化学的重要内容,可为河流、河口及海洋生态环境PAEs的污染控制提供重要的理论依据。  论文选择九龙江及其河口为研究区域,以PAEs为研究对象,系统研究2014年4月-2015年1月期间,该区域PAEs在丰水期、平水期、枯水期的浓度水平、空间分布、季节变化、相间分配,探讨PAEs在河流及河口区的污染来源、历史及迁移过程,估算PAEs的入海通量,并对PAEs可能存在的生态风险进行评价,得到以下结论:  (1)九龙江河口区PAEs的环境地球化学特征  该区域丰水期、枯水期、平水期三个季节的表层水、悬浮颗粒物(SuspendedParticulate Matter(SPM))、沉积物样品中,均可检出DMP、DEP、DIBP、DBP、DEHP、DINP等6种PAEs;表层水、SPM、沉积物三相中∑6PAEs的含量水平分别在10-9、10-6、10-7量级,其中DIBP和DEHP为含量最高的两种单体。  空间分布上,表层水中PAEs的含量随盐度升高呈先上升后下降的趋势,河口混合区含量最高;SPM中PAEs的含量随着盐度升高呈上升趋势,最高值在口外海滨区;沉积物中PAEs的含量随着盐度升高呈下降趋势,最低值在口外海滨区。  季节变化上,DEHP和DBP在水体、SPM和沉积物中的变化基本一致,均表现为丰水期>枯水期>平水期;而DIBP、DMP、DEP在水体表现为丰水期>平水期>枯水期,在SPM和沉积物表现为平水期>丰水期>枯水期;而DINP在三个季节没有明显规律。  在表层水、SPM、沉积物之间的相态分配上,PAEs分子结构中烷基链上碳链越长则疏水性增强,越容易从水体迁出并吸附于SPM,沉降并进入沉积物中,呈现出水体-SPM分配系数(logKd)、水体-沉积物分配系数(IogKd)增大趋势。但九龙江河口区检出的6种PAE单体随烷基链上碳链加长,logKd、logKd并无明显规律,这可能与研究区域水动力条件、污染物非单一来源等有关。  (2)九龙江PAEs的环境地球化学特征  九龙江北溪和西溪表层水、沉积物及滨河土壤中,均检出DMP、DEP、DIBP、DBP、DEHP和DINP等6种PAEs;三相中∑6PAEs的含量水平分别在10-9、10-7、10-7量级,其中DIBP、DEHP和DBP为含量最高的3种单体。  空间分布上,九龙江北溪、西溪及河口区表层水体中检出6种PAEs总量(∑6PAEs)表现为河口>西溪>北溪,沉积物中∑6PAEs表现为西溪>北溪>河口。这一结果表明,陆地输入至河口区的水体PAEs并不是河口区水体PAEs的唯一来源,而河口区沉积物∑6PAEs偏低(低于河口区SPM中∑6PAEs),可能是河口区沉积物PAEs受航道定期清淤的影响,也可能是受河口水动力的因素影响而重新进入海洋。  相关分析和主成分分析结果表明,北溪、西溪沉积物与滨河土壤PAEs平均含量、化学组成相关性较高,说明水体、沉积物PAEs主要来自陆源;而北溪、西溪、河口PAEs的主要来源存在差异,结合北溪、西溪、河口周边的生产生活状况,推测北溪、河口的PAEs主要来源于人类生活、工业排废、航运等过程,而西溪PAEs主要来源于人类生活、农业活动等过程。  估算结果表明,九龙江水体向河口输送的PAEs通量为98.20 t/a,其中溶解相入海比例占90%以上,即九龙江输送的PAEs主要以溶解相为主,而颗粒相入海比例仅占10%以下。  (3)九龙江河口区PAEs的沉积记录  在河口区采集的3个沉积物柱样中,均检出DMP、DEP、DIBP、DBP、DEHP和DINP等6种PAEs,柱样中检出PAEs的种类、含量均与该区域表层沉积物PAEs种类、含量基本一致,表明研究区域PAEs的来源相对稳定;沉积物柱样中DEHP、DINP为含量最高的两种单体,其次为DIBP、DBP,而DMP、DEP含量最低。  对G3沉积物柱样进行210Pb定年测定,推测该柱样在0-30 cm和30-54 cm两个层位之间的沉积速率分别为1.94 cm/a和1.69 cm/a,沉积年代在1986-2012年之间,历时约26年。G3柱样中各PAE单体以及∑6PAEs沉积记录结果表明,该区域各PAE单体含量、∑6PAEs在1986年至大约2006年间基本稳定,而2006年后呈现快速上升并可能继续加剧的趋势。  (4)九龙江及河口区PAEs的生态风险评价  采用商值法和安全阈值法对九龙江及河口区水体PAEs生态风险进行评价。商值法结果表明,九龙江及河口区水体DEHP、DIBP具有较高的生态风险,DINP具有中等生态风险,DMP、DEP不存在生态风险;而安全阈值法结果表明,水体中DEHP存在生态风险。  采用质量基准法和商值法对九龙江及河口区沉积物PAEs的生态风险进行评价。质量基准法结果表明,九龙江及河口区沉积物中含量较高的DBP和DEHP不存在生态风险;而商值法结果表明,九龙江及河口区沉积物中DIBP具有较高的生态风险,DMP、DEP、DBP、DEHP和DINP均无生态风险。  采用商值法表征了九龙江及河口区沉积物柱样中PAEs对水生生物的生态风险。结果表明,自2006年以来,九龙江河口PAEs的生态风险呈不断增高的趋势。
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