人工合成麝香在中国黄海、东海干湿季节和南极长城站的分布特征及界面行为

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人工合成麝香(Synthetic musk,SMs)作为天然麝香的替代品被广泛用于各种护理产品中。由于他们潜在的生物积累性、亲脂性和持久性,已成为全球范围内环境中普遍存在的污染物。研究SMs在水生环境和偏远地区的陆源输入和分配行为对其在环境中的归趋具有重要意义。SMs具有内分泌干扰效应,能够影响生物分泌荷尔蒙的正常功能。而且SMs挥发性强,能够长距离传输到偏远地区。本研究在中国黄海和东海干湿季节的73个站位采集了146个海水和146个沉积物样本,并在南极长城站附近采集了16个沉积物和土壤样本,用于测定四种SMs:佳乐麝香(Galaxolide,HHCB)、吐纳麝香(Tonalide,AHTN)、二甲苯麝香(Musk xylene,MX)和麝香酮(Musk ketone,MK)。本研究为理清SMs在我国黄东海及南极地区的污染状况、扩散行为和生态风险提供了丰富的基础数据。具体研究内容及结果包括以下几个方面:(1)SMs在黄海和东海的水和沉积物中干湿季节的分布。干湿两季所有海水样品中,只有AHTN被检出,检出率分别为17.8%和10.6%,在湿季和干季的浓度分别为23.7~38.2 ng/L和19.0~24.8 ng/L,HHCB、MX和MK均未检出。在沉积物中检测到了HHCB和AHTN,湿季SMs总浓度为1.4~36.6 ng/g干重(dry weight,dw),干季SMs总浓度为1.0~14.1 ng/g dw。在沉积物样品中,HHCB在湿季和干季的检出率分别为36%和100%,AHTN在湿季和干季的检出率分别为46.7%和66.7%。在湿季和干季沉积物中,可检测到的HHCB浓度分别为1.0~9.0 ng/g dw和1.0~5.4 ng/g dw,AHTN浓度分别为1.4~32.8 ng/g dw和1.1~12.7 ng/g dw。总体来说,海水和沉积物浓度在世界范围内处于中等水平。海水中AHTN在湿季的浓度明显高于干季,部分沿海地区沉积物中SMs在湿季的浓度也高于干季,湿季个人护理产品使用的增加是浓度高的主要原因。(2)SMs在黄东海中的逸度分析。lg Koc(有机碳分配系数)在湿季和干季的计算值分别为5.57~7.31和5.39~7.13,高于其他河流的lg Koc。在分配过程中,水溶性较低、Koc值较高的疏水有机污染物容易被沉积物吸附,所以SMs在海洋生态系统中更容易吸附在沉积物中。通过计算AHTN在海水和沉积物中的逸度值,可以确定污染物在海水和沉积物之间的传输方向。0.2~0.8表明ff(逸度)处于平衡状态,ff>0.8表明污染物倾向于从沉积物扩散到海水,ff<0.2表明污染物倾向于从海水扩散到沉积物。本研究ff值范围为0.17~0.94。AHTN在黄海中呈现出从沉积物向海水扩散的趋势,或处于平衡状态,而东海则无明显的扩散趋势。(3)SMs在黄东海的来源分析。水体和沉积物的浓度与岸边的距离没有明显的相关性,但在一些沿岸地区显示出较高的浓度。污水处理厂排放进河流的废水导致黄海东海沿岸部分SMs浓度升高。海水和沉积物中SMs的总浓度(?SMs)都与温度显著相关,说明温度对SMs浓度的影响较大。沉积物中的?SMs与总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)显著相关。沉积物中HHCB和AHTN也表现出明显的相关性,可能有相同的来源。HHCB/AHTN的比值与其他河流比处于较低的水平,可能与不同国家SMs消费量的差异有关。(4)SMs在黄东海的生态风险评估。HHCB和AHTN在海水和沉积物中的风险熵(Hazard quotients,HQ)均小于0.1,表明其生态风险较低。对海水中鱼类、水蚤和藻类进行风险评估发现,对鱼类这种高等生物造成的风险较大。对沉积物中的蠓幼虫,两栖类和蠕虫进行风险评估发现,这三种生物的生态风险值区别不大。(5)南极沉积物和土壤中HHCB的检出率为87.50%,浓度为ND~18.35 ng/g dw,平均值为4.56 ng/g dw;AHTN的检出率为81.25%,浓度范围为ND~21.47 ng/g dw,平均值为6.41 ng/g dw,MX和MK未检出。取样于南极长城站附近的污水口和俄国站垃圾处理厂附近的土壤样品中显示出较高的浓度,南极科考人员日常生活用品的使用是这两个位点浓度较高的主要原因。浓度最高的位点位于企鹅岛山顶的粪土中,可见SMs能够在企鹅体内积累,并通过粪便排出,但不能排除大气沉降等其他来源。除污水口和垃圾处理厂的样品中HHCB的浓度高于AHTN外,其他样品的AHTN浓度都高于HHCB。研究表明AHTN表现出比HHCB更高的远距离传输能力,说明大气沉降是南极地区SMs的主要来源。对沉积物中的蠓幼虫、两栖类、蠕虫和土壤中的蚯蚓、跳蚤进行风险评估,结果表明AHTN和HHCB的HQ均小于0.1,理论上对南极生态环境造成的影响不明显。
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