長江口濱岸多環(huán)芳烴（PAHs）多相分布特征與源解析研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(PAHs)是一類含量很低、具有明顯毒性(致癌和致突變性)、難降解性及顆粒活性的典型持久性有機(jī)污染物(POPs)，可通過各種環(huán)境介質(zhì)(大氣、水、生物等)長距離遷移并普遍存在于河口及其濱岸生態(tài)環(huán)境。河口濱岸是陸海交互作用的典型地帶，具有水動力作用強烈、泥沙輸移和物質(zhì)交換頻繁、多物質(zhì)多界面相互作用復(fù)雜、理化要素梯度變化大、生物多樣性豐富等特點，且受人類高強度活動的干擾和改造，是全球變化區(qū)域響應(yīng)最為敏感的地帶。本文以長江口濱岸為典型研

2、究區(qū)，分析了PAHs的多相分布規(guī)律，探討了它們在濱岸顆粒物-水相間的分配機(jī)制，闡明了XPAHs的主要來源及其遷移輸入途徑，對其進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險評價。 通過研究長江口濱岸水-顆粒物-沉積物體系間PAHs的時空分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)溫度和水體再懸浮作用是影響PAH化合物分布特征的主要因素，受河口區(qū)復(fù)雜水動力條件以及濱岸污染物排放等人類活動的影響，水體鹽度、沉積物顆粒對PAHs的控制并不顯著，揭示了沿岸污染物排放、船舶運輸及捕魚等人類活動對PA

3、Hs多介質(zhì)分布的重要作用。生態(tài)風(fēng)險評價揭示該區(qū)PAHs污染物已存在潛在的不利生物影響效應(yīng)。 通過研究PAHs在長江口濱岸顆粒物．水相間的分配，獲得了表征有機(jī)碳?xì)w一化分配系數(shù)K<,oc>與辛醇一水分配系數(shù)K<,ow>之間關(guān)系的線性自由能方程，發(fā)現(xiàn)了研究區(qū)顆粒態(tài)有機(jī)碳(POC)的弱親脂性，揭示了PAHs在顆粒物-水相間的分配過程主要受非均一混合物碳黑(PSC)的控制。含PSC相的顆粒物-水分配模型較為準(zhǔn)確地模擬了PAHs野外原位(i

4、n situ)分配過程，揭示了高強度人類活動作用下的長江口濱岸PAHs的多介質(zhì)分配過程受多重因素影響，因此，在研究濱岸環(huán)境PAHs分配行為時應(yīng)重點考慮整個區(qū)域PAHs的來源及顆粒物特性等。環(huán)境中的SC具有強烈結(jié)合PAHs的能力，可能使現(xiàn)有的PAHs吸附-解析、毒性測試等室內(nèi)模擬實驗無法反映原位PAHs參與這些過程的實際有效性。為了能夠更好地定義含有PSC相的憎水化合物分配模型，應(yīng)對不同條件下的K<,sc>值進(jìn)行估算。通過此次原位PAHs

5、與PSC相相互關(guān)系的定量化研究，加深了我們對兩者關(guān)系的認(rèn)識，有助于進(jìn)一步深化河口濱岸PAHs生物地球化學(xué)循環(huán)過程研究。 高強度人類作用下的城市化河口濱岸環(huán)境中PAHs具有多重潛在來源，多參數(shù)指標(biāo)的應(yīng)用有助于較為準(zhǔn)確地辨析污染物的特殊來源，降低了單一指標(biāo)源解析的不確定性。一般判源指標(biāo)(LMW/HMW、同分異構(gòu)體比值)初步確認(rèn)長江口濱岸PAHs污染物主要來源于各種油類(柴油、汽油)、煤炭和木材低至中溫的不完全燃燒，此外還有部分柴油和

6、原油的輸入；排污口、濱岸河流、城市中心城區(qū)是河口區(qū)PAHs的潛在輸入源。特殊判源指標(biāo)(有機(jī)單體化合物穩(wěn)定碳同位素，Compound．specific Stable car．bon isotope)進(jìn)一步確定了與各類SC顆粒結(jié)合的PAHs是濱岸多介質(zhì)環(huán)境中污染物的主要來源，它們包括木材不完全燃燒產(chǎn)生的SC顆粒物、煤炭來源的SC顆粒、汽車來源(包括輪胎摩擦產(chǎn)生)的SC顆粒、家用來源的SC顆粒。另外，表層沉積物中還存在木材的不完全燃燒來源。利

7、用BaA/Chrv遷移指標(biāo)推斷出濱岸沉積相PAHs的長距離遷移模式，即通過大氣傳輸、水一氣界面交換，被分配與懸浮顆粒物結(jié)合，最終沉降進(jìn)入沉積物。通過BaA/Chry指標(biāo)和CSIA指標(biāo)，結(jié)合潛在輸入?yún)^(qū)域PAHs源信息，推斷出沉積物中木材不完全燃燒來源的PAHs主要從濱岸河流及排污口直接進(jìn)入河口；與木材和煤燃燒形成的SC顆粒結(jié)合的PAHs，除了從濱岸河流及排污口直接進(jìn)入河口外，還有部分為城市街道灰塵被暴雨沖刷后，隨地表徑流最終匯入河口；與汽

8、車來源SC顆粒結(jié)合的：PAHs，主要富集在城市交通區(qū)、商業(yè)區(qū)和文教區(qū)的街道灰塵中，主要通過大氣遷移(枯季)和暴雨徑流沖刷(洪季)進(jìn)入河口。 主成分分析結(jié)果反映了多介質(zhì)環(huán)境中PAHs不完全燃燒來源的相對貢獻(xiàn)率。其中，溶解態(tài)PAHs中煤炭、汽油和柴油的不完全燃燒貢獻(xiàn)率為74.3％：焦炭來源的貢獻(xiàn)率為9.5％；顆粒態(tài)PAHs主要為煤炭、油類物質(zhì)和焦炭的燃燒排放，貢獻(xiàn)率為77.1％，汽油不完全燃燒的貢獻(xiàn)率僅為為10.5％；沉積物相PAH

9、s中，煤炭和油類燃燒排放的貢獻(xiàn)率為67.1％，汽油和柴油的不完全燃燒貢獻(xiàn)率為11.0％，焦炭來源的貢獻(xiàn)率為8.6％。 含碳化合物OC、SC對了解不完全燃燒來源PAHs在河口濱岸環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程非常重要，而SC的分離和定量又是了解這一過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。含碳化合物的定量結(jié)果顯示，長江口濱岸顆粒態(tài)和沉積相OC與SC具有燃燒源排放特征，發(fā)現(xiàn)POC主要來源于河口濱岸環(huán)境中的生物過程/早期成巖作用，或濱岸河流及排污口污染物的直接輸入，對P