我国水环境中壬基酚的污染现状及生态风险评估

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壬基酚(nonylphenol,NP)是一种持久性有机污染物,属于典型的酚类内分泌干扰物,具有毒性,难降解性,生物累积性和雌激素活性,是壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphenol ethoxylates)较为稳定的降解产物之一,后者是目前全球广泛应用的一类非离子表面活性剂。壬基酚聚氧乙烯醚是一类人工合成的化学物质,具有高乳化性、高润湿性、耐硬水性、耐氧化性和可低温洗涤等优势,因而在多个行业得到了广泛的应用,包括纺织、塑料、造纸、化肥、农药、食品、医药等。这些行业所使用的壬基酚聚氧乙烯醚中有60%左右会经废水排放进入污水处理厂,并最终进入周围水体环境。壬基酚聚氧乙烯醚进入环境后,容易在微生物和紫外线的作用下发生降解,并最终生成壬基酚。与其母体化合物相比,壬基酚的稳定性增加,水溶性降低,生物毒性也明显增强。联合国环境保护署(UNEP)把壬基酚列入27种优先控制持久性有毒污染物名单。欧盟水框架指令把壬基酚及其短链母体化合物制定为优先控制危险物质(Priority Hazardous Substances,PHS)。壬基酚会对水生生物造成不同程度的危害。虽然目前水体环境中壬基酚的浓度还比较低,但该物质能在生物体内富集。尽管我国关于壬基酚的环境分布研究已经开展,但综合性的结合我国各地区的环境特点评估我国水环境中壬基酚的污染状况及其生态风险的研究尚属空白。与国外的生态风险评价研究相比,国内在生态风险理论与方法这一领域的研究起步较晚,而针对壬基酚污染的生态风险评价更是少之又少,因此本文在搜集大量资料的基础上,首次分析概括了我国水环境中壬基酚的分布状况,从近海、河流和海洋等不同层次分析比较壬基酚的污染状况,并分析归纳出壬基酚在不同环境介质中的分配规律;根据已有的毒理学研究资料以及基于壬基酚生态风险评价模型而确定的生态风险临界浓度(即PNEC),利用风险熵对所研究地区水环境中壬基酚的生态风险进行了综合评估;提出了从源头控制、过程控制和分解降解等一系列的风险控制措施,为制定相关的法律法规、标准或基准以及采取相应环境治理和控制措施提供科学依据。研究结果表明,我国各流域表层水体最大风险熵RQ超过1的流域为大辽河流域部分站位、黄河兰州段水体部分站位、海河流域部分站位、香港米埔湿地。表明在这些流域内壬基酚的污染水平已经对该地区生态系统造成威胁,已经危害水生动植物的生长,如不加以人为管理和控制,将严重影响人类健康。表层水体风险熵RQ介于0.1-1之间的流域有北黄海辽宁近岸海域、渤海湾、海河流域、黄河口、长江口及其邻近海域、大辽河流域、胶州湾流域、珠江三角洲河流,这些流域表层水体中壬基酚的含量尚不足以对水生动、植物造成直接危害,但其潜在风险已需要引起有关部门的重视,需要采取相应的保护和补救措施,才不至于对当地流域生态系统造成更大程度的破坏。表层水体壬基酚的风险熵RQ小于0.1的流域有伶仃洋,该流域壬基酚尚不足以对当地生态系统构成风险。针对水环境中的沉积物而言,各流域风险熵RQ小于0.1,尚在安全范围之内的流域有黄河口流域。长江口及其邻近海域沉积物中壬基酚的风险熵为0.347,略超过临界值0.1,表明壬基酚已经对底栖生物构成潜在威胁,应引起有关部门的重视,加以控制。沉积物中壬基酚的风险熵RQ远远超过临界值0.1的流域有胶州湾水体、黄河兰州段水体、伶仃洋、珠江三角洲河流、温榆河、胶州湾邻近河流。根据美国环保局的壬基酚环境水质标准,胶州湾水体、黄河口流域、长江口水体中的壬基酚浓度全部低于海水中慢性毒性浓度标准1.7μg/l;根据本研究中所利用的河流水体中壬基酚浓度的数据可知,大辽河、海河流域、胶州湾邻近河流、黄河兰州段水体、珠江三角洲河流、温榆河以及香港米埔湿地水体中的壬基酚浓度全部低于淡水系统中慢性浓度标准6.6μg/l。
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