北部湾广西海域多环芳烃的分布特征与生态风险评价

论文摘要

多环芳烃(PAHs)是一类由石油、煤等化石燃料以及木材、烟草等生物质不完全燃烧产生的挥发性碳氢化合物。由于其半衰期较长,具有致癌、致畸等毒性的特性而引起很多关注。关于PAHs的高毒性和环境污染问题以及在环境中的生态健康问题已经被很多研究提及。作为一种环境和食品污染物,PAHs来源广泛,可存在于水体、大气、土壤、生物等多种环境介质中。随着人类活动的日益加剧,其人为源不断增加,致使环境中PAHs的浓度大量增加。北部湾海域地理位置优越,河流入海口众多,海运业发达,形成了以南宁、北海、钦州、防城港四个地级市构成的北部湾经济区。但是,区域经济发展的同时也带来了负面的环境效应。PAHs在该区域的污染状况等环境效应问题需要有一个清楚的认识。本文以北部湾海域展开研究,调查分析了PAHs在北部湾海水、沉积物与生物中的含量水平、空间分布、季节变化和生物富集特征,本研究分季节采集了27个站位的海水样品,23个站位的沉积物样品和36个生物样品,其中包含入海河流水样15个、沉积物样品11个,海岸带水样和沉积物样品各12个。以气相色谱—质谱联用(GC/MC)分析测定16种优先控制控PAHs的含量,讨论其分布特征、来源并对生态风险进行评价。主要研究结果如下:(1)夏季入海河流中16中PAHs的总浓度(∑16PAHs)显著高于海岸带水体。冬季入海河流略高于海岸带水体,但差异不显著(t检验,p>0.05)。不同季节相比,入海河流和海岸带水体的∑16PAHs在冬季都分别显著高于夏季(t检验,p<0.01)。总体而言,两个季节两种水体中的PAHs均以低环芳烃为主,其含量占总量的97%以上。在相同的季节中,河口与海岸带水体中多环芳烃的占比相似,表明二者之间具有相同的来源,河流对海岸污染存在较大的影响。沉积物中的16种PAHs未全部检出。∑16PAHs的含量范围为2.39~358.62ng/g,平均含量为109.76ng/g。其中入海河流沉积物中的∑16PAHs含量显著高于海岸带,其PAHs以3环,4环和5环芳烃为主,含量占∑16PAHs总量的83%以上。海岸带沉积物中PAHs的组成与入海河流相似,同样以3环,4环和5环芳烃为主,占河流总量的80%以上。与沉积物不同的是,生物样品以低环芳烃为主,其中,2环在蟹类和虾类的占比显著高于鱼类和贝类;相反,3环和4环在鱼类和贝类中占比高于蟹类和虾类。(2)在检测的4条河流中,对于夏季水样,南流江的∑16PAHs含量最高,而其他几条河流PAHs浓度水平较低。四条河流PAHs的入海通量达826kg/a,其中南流江PAHs入海通量最高,对北部湾海域的影响最大。与水体不同,河流沉积物中16种PAHs均被检出,钦江的沉积物中∑16PAHs含量最高。此外,4条入海河流沉积物中检出的PAHs均以3~5环为主,4环以上的PAHs所占比重较高。初步判断研究区域内的沉积物的PAHs污染偏重于化石燃料的燃烧。(3)分别用同分异构体比值法和主成分分析法对北部湾的海水、沉积物和生物体内PAHs的来源进行分析,结果表明:夏季表层海水中多环芳烃来源主要为燃烧源和石油源的混合来源,冬季表层海水中多环芳烃来源主要为燃烧源。而沉积物同时有燃烧源和石油源,更偏重燃烧源。生物体内PAHs则主要来源于石油污染。(4)对北部湾海域的PAHs进行综合的生态风险评估结果显示该区域水体生态风险较低。北部湾表层沉积物中的PAHs各组分远低于生态风险效应低值(ERL)和罕见效应水平(rare effect level,REL)。但是在研究区域中检出了五种不设最低安全值的PAHs,表明该区域虽然属于低生态风险区,但依然存在一定的潜在生态风险。在所有生物体内均检测出Bap,但是其含量均远远低于国际上规定的可食用标准上限,生物体内PAHs也在可致癌的风险水平范围内,这说明北部湾海域中的生物目前尚处于可食用的安全范围内,对人类的健康威胁较小。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 持久性有机污染物

1.2 多环芳烃的性质

1.3 多环芳烃的来源

1.4 多环芳烃的毒性与危害

1.5 多环芳烃在水体和沉积物中的研究现状

1.5.1 水体中的多环芳烃

1.5.2 沉积物中的多环芳烃

1.5.3 海洋生物中的多环芳烃

1.6 研究意义与目的

第二章样品的采集与测定

2.1 研究区域

2.1.1 研究区域概况

2.1.2 北部湾气候与水文特征

2.2 实验部分

2.2.1 样品的采集

2.2.2 实验材料与准备

2.2.3 样品预处理

2.2.4 仪器分析条件

2.2.5 质量控制与保证

2.2.6 数据处理方法

第三章北部湾表层海水PAHs的分布,来源与生态风险评价

3.1 北部湾海岸带及入海河流水体中多环芳烃总体污染水平、组成与季节变化特征

3.2 不同河口、海湾之间的PAHs分布特征及河流的PAHs入海通量

3.3 来源解析

3.3.1 同分异构体比值法

3.3.2 主成分分析法

3.4 生态风险评价

3.5 本章小结

第四章北部湾表层沉积物中PAHs的分布特征生态风险评价

4.1 北部湾海岸带及入海河流沉积物中多环芳烃含量与分布特征

4.2 入海河流沉积物PAHs的含量与分布特征

4.3 不同海湾沉积物PAHs的含量与分布特征

4.4 北部湾沉积物PAHs来源解析

4.4.1 LMW/HMW比值判断

4.4.2 同分异构体比值法

4.4.3 主成分分析法

4.5 生态风险评价

4.5.1 沉积物质量基准法

4.5.2 沉积物质量标准法

4.5.3 毒性当量（TEQ）法

4.6 PAHs在水-沉积物中的富集特征

4.7 本章小结

第五章北部湾海洋生物中PAHs的分布,来源与生态风险评价

5.1 北部湾海岸带及入海河流生物中多环芳烃总体污染水平与组成特征

5.2 北部湾海岸带及入海河流生物中多环芳烃的生物富集特征

5.3 北部湾海岸带及入海河流生物中多环芳烃来源解析和风险评价

5.4 小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王伟权

导师: 余克服

关键词: 多环芳烃,分布特征,来源解析,生态风险评价

来源: 广西大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 广西大学

分类号: X55;X820.4

DOI: 10.27034/d.cnki.ggxiu.2019.000265

总页数: 74

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