白洋淀多介质中PFASs的分布特征和生物富集效应研究

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:caoyufeiyu
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白洋淀位于河北省中部,是河北省第一大内陆湖,有“华北明珠”之称。白洋淀处于雄安新区,是新区发展建设的重要水源,对新区承担北京的非首都功能也起着重要作用。白洋淀作为“华北之肾”,在新区的发展建设中可以作为生态湿地改善新区生态环境,同时提供优质水产品;可以作为新区水库,蓄水供水;还可以在旅游业进一步发展中,为新区面貌添彩;同时为人们提供良好的休闲环境。随着白洋淀流域内的经济发展,自20世纪70年代以来,工业废水和生活污水排入白洋淀,使白洋淀水域遭到严重污染。已在白洋淀水域内检出多种持久性有机污染物,如多环芳烃、有机氯农药和多溴联苯醚,还有其他污染物,如抗生素和重金属,这些污染物可能危害水生生物乃至白洋淀流域内居民的健康。目前,有关全氟及多氟烷基化合物(PFASs)在白洋淀环境介质中的污染现状的研究较少。PFASs是一类生产生活中广泛使用的表面活性剂材料,属于持久性有机污染物,给环境和人类生活带来风险。本文主要研究白洋淀三种环境介质(表层水、表层沉积物、鱼)中的全氟烷基羧酸(PFCAs)、全氟烷基磺酸(PFSAs)、全氟烷基膦酸(PFPAs)、全氟烷基次膦酸(PFPiAs)以及多氟烷基膦酸二酯(diPAPs)五类化合物的污染水平及分布特征,同时探究PFASs在水-沉积物中的分配规律,以及PFASs在水生生物中的富集效果。通过对白洋淀环境介质中的PFASs进行检测研究分析,发现大多数样品(表层水、表层沉积物、鱼)中均未检测出PFPAs、PFPiAs和diPAPs,只在两个沉积物样品中检测到6:2diPAP,且检测浓度小于定量限,因此对PFCAs和PFSAs进行了详细分析。表层水中,枯水期检测到的主要物质的平均浓度顺序为:全氟己基磺酸(PFHxS,1214 ng·L-1)>全氟辛基羧酸(PFOA,417 ng·L-1)>全氟辛基磺酸(PFOS,33.9 ng·L-1)>全氟戊基羧酸(PFPeA,25.4 ng·L-1)>全氟丁基磺酸(PFBS,20.5 ng·L-1),∑PFASs浓度范围为11933462 ng·L-1,为丰水期的1.13.1倍。经过分析发现主要的PFASs污染物已由PFOA变为PFHxS,可能是因为近年来PFHxS作为PFOS的替代品大量使用,同时发现白洋淀南部的PFASs污染情况明显加重,这可能是因为出现新的污染源。通过相关性分析,发现表层水中PFASs的浓度与总有机碳(TOC)含量之间无显著相关性。沉积物中∑PFASs浓度范围为1.9713.3 ng·g-1(平均浓度6.53 ng·g-1),与其他地区的研究相比处于中等水平,主要检出物质为PFHxS(平均浓度3.59 ng·g-1)和PFOS(平均浓度1.19 ng·g-1)。沉积物中的PFASs浓度与TOC含量之间无显著的相关性。通过分析不同粒径范围的沉积物组分中的PFASs浓度,发现中等粒径的沉积物(74180μm)中吸附了较高浓度的∑PFASs。分析PFASs在水-沉积物中的分配情况,发现碳链长度和官能团的不同均影响PFASs的分配。鱼类中,不同种类鱼的PFASs浓度不同,黑鱼(肉食性)中∑PFASs的浓度较高。在同一种鱼的不同组织中,肝脏中∑PFASs的浓度最高(最高352 ng·g-1),其次是胃、鱼鳃和肌肉,各组织中主要检出物质是PFOS和PFHxS。所检出物质中,肝脏对大多数PFASs具有较高的富集能力,而PFPeA在鳃或肌肉中的富集浓度更高。通过相关性分析,发现稳定氮同位素比值(δ15N值)与肌肉、胃和肝脏中的PFOS浓度间存在显著的正相关性,相关系数均大于0.6(p<0.01,p<0.05),与胃组织中的∑PFASs浓度间存在显著的正相关性(1.000,p<0.01)。通过计算生物富集因子(BAF),发现长链的全氟癸基羧酸(PFDA)、全氟十一烷基羧酸(PFUnDA)和全氟十二烷基羧酸(PFDoDA)可能具有显著的生物富集效应,PFOS具有潜在性生物富集效应,而PFPeA、PFOA、全氟壬基羧酸(PFNA)和PFHxS的生物富集效应很小。经过平均每日摄入量(ADI)值的计算,白洋淀鱼类中PFOA(0.33 ng·kg-1·d-1)和PFOS(7.08 ng·kg-1·d-1)的ADI值均低于欧洲食品安全局(EFSA)食品链污染物小组(CONTAM专家组)推荐的TDI值(PFOS:150 ng·kg-1·d-1,PFOA:1500 ng·kg-1·d-1),表明白洋淀鱼类肌肉中PFOS和PFOA的含量还未对人类健康造成风险。通过本文的研究,对白洋淀三种不同环境介质中PFASs的浓度水平和分布特征进行了详细分析,发现白洋淀环境介质中存在中等甚至较高水平的PFASs污染,本文为白洋淀的污染治理和雄安新区生态环境建设提供基础数据,但对于影响PFASs在环境介质中污染水平的因素还需要进行更深一步的研究。
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