烷基酚在近海海洋與河口環(huán)境中的濃度分布與初步生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估.pdf

1、烷基酚既是非離子表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚的合成原料又是后者在環(huán)境中較穩(wěn)定的降解產(chǎn)物，具有毒性、生物累積性、持久性和雌激素活性，屬于典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，其在環(huán)境分布和行為以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估現(xiàn)已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 Ⅰ．本文首先建立了用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法同時(shí)檢測環(huán)境樣品中包括烷基酚、氯酚、雙酚A等共11種酚類化合物的分析方法。以二氯甲烷為萃取溶劑，水樣用液—液萃取的方法進(jìn)行提取，加標(biāo)回收率為77.2-103.6﹪，相

2、對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8-8.6﹪；固相基質(zhì)(沉積物／淤泥)無需干燥，酸化后直接萃取濕樣，加標(biāo)回收率為72.0-94.7﹪，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4-13.4﹪；用過量的BSTFA對樣品進(jìn)行衍生化處理，之后用GC/MS定性定量，在選定的色譜條件下各酚類目標(biāo)化合物能夠?qū)崿F(xiàn)基線分離，在0-3000n咖1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，變異系數(shù)為0.9927-0.9998，水樣和固相基質(zhì)中酚類化合物的檢測限分別為2ng/l和2ng/g dw以下。該方法靈敏度高、選

3、擇性好、操作簡單且成本較低，可以在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室條件下滿足環(huán)境樣品中酚類化合物分析的要求。 Ⅱ．在建立上述分析方法的基礎(chǔ)上，本文首次對膠州灣及其周圍河流、黃河入?？诤烷L江口臨近海域各環(huán)境介質(zhì)中酚類化合物的濃度分布特征和環(huán)境行為進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究： 1．對膠州灣及其入海河流冬季和夏季水體、懸浮物、表層沉積物各環(huán)境介質(zhì)中酚類化合物的空間分布特征及季節(jié)變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明壬基酚是膠州灣中濃度最高的酚類污染物，其次為雙酚A、

4、丁基酚、辛基酚和二氯酚；膠州灣水體中溶解態(tài)、懸浮物及表層沉積物中壬基酚的濃度分別為20.2-268.7ng/l、17.1-77.5ng/l和3.6-299.3 ng/g dw，膠州灣入海河流水體中溶解態(tài)、懸浮物及表層沉積物中壬基酚的濃度分別為90.6-28656ng/l、52.5-27760rlg/l和23.8-29723ng/g dw，墨水河中酚類化合物濃度最高，其次為海泊河，河流中壬基酚濃度遠(yuǎn)高于膠州灣，表明膠州灣周圍河流是膠州灣中

5、酚類污染物的主要污染源；膠州灣水體中溶解態(tài)和懸浮物中壬基酚的濃度水平表現(xiàn)出相似的季節(jié)分布特征，夏季濃度高于冬季，溫度是研究區(qū)域影響NP季節(jié)分布的主要因素；由于膠州灣的沉積速率較低，表層沉積物中NP的濃度沒有表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化；從空間分布特征來看，膠州灣東北部墨水河、李村河、海泊河河口區(qū)酚類化合物濃度明顯高于灣內(nèi)其它區(qū)域，其空間分布受到污染源、灣內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)和水交換條件的共同影響； 膠州灣水體中溶解態(tài)和懸浮顆粒物中NP的濃度呈正

6、相關(guān)的關(guān)系，沉積物是其主要的歸宿。膠州灣及其周圍河流中烷基酚的濃度已經(jīng)處于世界上污染水平最高的地區(qū)之一： 2．長江口及其臨近海域夏季表層水、懸浮物和表層沉積物中壬基酚的濃度分別為 14.09-173.09 ng/l，7.35-72.02ng/L及0.73-11.45 ng/g dw；長江沖淡水和懸浮物是研究區(qū)域壬基酚的主要來源，其它水系也對污染物的來源有一定貢獻(xiàn)； 表層水體中壬基酚的兩個(gè)高值區(qū)均位于長江沖淡水的主軸線

7、上，一個(gè)位于沖淡水中部懸沙峰的前緣，另一個(gè)位于124°E附近；表層沉積物中壬基酚的高值區(qū)位于長江口東南軟泥區(qū)和浙江近岸軟泥區(qū)；懸浮物高濃度區(qū)位于距長江口較遠(yuǎn)的浙江近岸； 長江口海域壬基酚獨(dú)特的的濃度分布特征是水動力條件、懸沙輸送方向、微生物活性等環(huán)境因素共同影響的結(jié)果；研究海域與其它地區(qū)相比水體中壬基酚已達(dá)到中等污染水平； 3.黃河入?？诘貐^(qū)枯水期水體中NP的濃度范圍為15.7-148.6ng/l，表層水中NP平均濃

8、度為45.8ng/l，底層水中NP平均濃度為31.0ng/l，表層水中NP平均濃度為底層水中的1.5倍；NP在8個(gè)表層沉積物采樣站位中均被檢測到，濃度范圍為2.3-5.0ng/g dw，平均為3.6ng/g dw； 黃河徑流所攜帶的工業(yè)和生活污水是黃河口外海域中壬基酚的主要污染源，其中油田采出水也可能是污染源之一；黃河入海口地區(qū)水體中NP濃度由河道向外海方向濃度逐漸降低，且表層水中NP平均濃度高于底層水中NP濃度，海水的稀釋作

9、用是水體中NP分布特征的控制因素；黃河口水體中NP污染程度為中等偏低水平，沉積物中NP污染水平較低，除了與污染源的距離外，沉積物粒度是壬基酚在沉積物中分布的主要影響因子；Ⅲ．在上述烷基酚暴露量研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前發(fā)表的壬基酚的劑量一效應(yīng)濃度和生物富集系數(shù)，以及歐盟對壬基酚的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告和美國EPA對壬基酚的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用風(fēng)險(xiǎn)商的方法對膠州灣、長江口和黃河口地區(qū)主要酚類污染物壬基酚的污染現(xiàn)狀進(jìn)行了初步生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估；由于膠州灣是重要的海

10、水養(yǎng)殖基地，因此還估算了青島地區(qū)居民通過海產(chǎn)品的壬基酚每日攝入量： (1)膠州灣水體和沉積物中NP的風(fēng)險(xiǎn)商RQ<,water>盯和RQ<,sediment>值分別為0.12-1.05和0.19-7.67，沉積物中NP風(fēng)險(xiǎn)高于水體，可能會對某些無脊椎動物尤其是底棲類造成不同程度的生物效應(yīng)，特別是內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，膠州灣東北部和河口區(qū)的影響最為嚴(yán)重，從目前研究數(shù)據(jù)看，膠州灣水體中NP濃度還未達(dá)到魚類的生物效應(yīng)濃度；膠州灣入海河流中，

11、除了白沙河外，其它河流的風(fēng)險(xiǎn)商值超過PNEC<,wster>和PNEC<,sediment>幾倍甚至幾百倍，會對水體和沉積物中的生物造成嚴(yán)重威脅，需要立即采取相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)削減措施；通過已發(fā)表的不同生物對壬基酚的富集因子，計(jì)算膠州灣生物體內(nèi)壬基酚的含量為0.08-0.74mg/kg，還遠(yuǎn)低于歐盟評估報(bào)告中壬基酚的PNEC<,oral>值(10mg/kg)；估算青島地區(qū)居民通過海產(chǎn)品冬季和夏季的每日壬基酚攝入量分別為9.20μg/day和7.0

12、4μg/day； (2)長江口地區(qū)壬基酚在水體和沉積物中的風(fēng)險(xiǎn)商RQ<,water>和RQ<,sediment>值分別為0.08～0.56和0.02～0.29，水體中NP風(fēng)險(xiǎn)高于沉積物，可能會對牡蠣、藤壺等NP敏感物種造成潛在風(fēng)險(xiǎn)，泥質(zhì)區(qū)中NP生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注； (3)黃河口地區(qū)水體和表層沉積物中的風(fēng)險(xiǎn)商RQ<,water>和RQ<,sediment>值分別為0.05～0.31和0.06～0.13，水體中NP風(fēng)險(xiǎn)高于

13、沉積物，可能會對牡蠣、藤壺等NP敏感物種造成潛在風(fēng)險(xiǎn)，沉積物NP生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低； Ⅳ．作為與近海環(huán)境的對照，本文選取長江三峽庫區(qū)西陵峽段水體為研究對象，調(diào)查了受工農(nóng)業(yè)污染較輕的偏遠(yuǎn)地區(qū)水體中烷基酚的背景濃度： 三峽庫區(qū)湖北秭歸至大壩間的長江干流及香溪河枯水期表層水中壬基酚的濃度范圍為24.2～167/6ng/l，絕大多數(shù)站位的濃度處于40.5～49.2ng/l之間，個(gè)別站位的濃度較高分別為137.1和167.6ng/l

14、，已經(jīng)超過了抑制甲殼類生物附著的濃度，個(gè)別站位的NP濃度已經(jīng)超過了貝類幼苗的致死濃度；雙酚A在此研究區(qū)域內(nèi)的濃度范圍為9.3～99.4ng/l，除A10站位的濃度為99.4ng/l外，其它站位的濃度均處于9.3～20.7ng/l之間，濃度總體上比壬基酚低一個(gè)數(shù)量級； 由于自2003年6月三峽工程蓄水后，庫區(qū)水體流速減緩，水體稀釋自凈能力減弱，水環(huán)境容量降低，另外庫區(qū)污水處理設(shè)施嚴(yán)重不足，綜合考慮各方面的影響因素，三峽庫區(qū)水環(huán)境

15、的污染狀況，尤其是酚類等持久性有機(jī)污染物的污染狀況不容樂觀； Ⅴ．由于污水處理廠排放水是環(huán)境中NP的重要來源之一，本文除了對烷基酚在近海和河口環(huán)境中的濃度分布的研究，還以青島市采用AB工藝的海泊河污水處理廠和采用A<'2>/O工藝的團(tuán)島污水處理廠為例，研究了壬基酚及其低聚物在污水處理流程中的分布及不同污水處理工藝對壬基酚的去除效率，結(jié)果表明：①海泊河STP進(jìn)水和出水中壬基酚的濃度分別為0.94和0.25μg/l，表觀去除率為7

16、3.4﹪，而團(tuán)島STP進(jìn)水和出水中NP的濃度分別為0.12和0.29μg/l，出水中NP的濃度反而高于進(jìn)水：壬基酚在海泊河污水處理廠和團(tuán)島污水處理廠的硝化后污泥中的含量分別為84.6和2.96μg/g dw；②壬基酚在污水處理廠的遷移轉(zhuǎn)化行為由微生物降解和物理吸附兩方面控制，經(jīng)過二級生物處理后，污水中的NP沒有得到完全去除，而且二級排放污水經(jīng)過深度處理后，NP的濃度沒有明顯變化；在污水處理流程中，NP的累積主要產(chǎn)生于厭氧消化過程，污泥是