环境科学  2021, Vol. 42 Issue (4): 1830-1838   PDF    
引用本文
詹咏, 韦婷婷, 叶汇彬, 董滨, 张领军, 黄远东. 三亚河沉积物PAHs和PCBs的分布、来源及风险评价[J]. 环境科学, 2021, 42(4): 1830-1838.
ZHAN Yong, WEI Ting-ting, YE Hui-bin, DONG Bin, ZHANG Ling-jun, HUANG Yuan-dong. Distribution, Source, and Ecological Risk Evaluation of the PAHs and PCBs in the Sediments from Sanya River[J]. Environmental Science, 2021, 42(4): 1830-1838.
三亚河沉积物PAHs和PCBs的分布、来源及风险评价
詹咏1, 韦婷婷1, 叶汇彬1, 董滨2, 张领军1, 黄远东1     
1. 上海理工大学环境与建筑学院, 上海 200093;
2. 同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092
收稿日期: 2020-08-26; 修订日期: 2020-10-09
基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFC0402504，2018YFC1900905)；中国长江三峡集团有限公司项目(202003080)
作者简介: 詹咏(1970~), 女, 博士, 副教授, 主要研究方向为水污染控制, E-mail: jannet6@163.com
通信作者: 董滨, E-mail: tj_dongbin@163.com
摘要: 多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)具有"三致"特性和生物累积效应，作为两类典型持久性有机污染物，是环境领域的研究热点之一.本研究考察了三亚河底泥沉积物中PAHs和PCBs的含量分布和污染状况，在对其进行空间污染分布分析的基础上进行来源解析，并采用沉积物质量基准法和质量标准法进行生态风险评价.结果表明，沉积物中总PAHs和总PCBs含量范围分别为265.00~6735.00 μg·kg-1和1.75~92.75 μg·kg-1，含量相对较高河段分别为西河上游和东河上游，与研究区域的工业分布和河流走势有较强的相关性.组成及来源解析表明，PAHs以低环芳烃为主，主要来源于石油燃烧污染；PCBs以七氯联苯和六氯联苯为主，主要来源于电容器中PCBs的迁移.生态风险评价结果表明，整体上三亚河沉积物中PAHs生物毒副作用不明显，生态风险较低，但个别采样点PAHs单体超标严重，对生物体暴露会产生严重威胁，需引起重视；PCBs生物毒性效应概率为10%~50%，偶尔会产生负面生态效应.
关键词: 沉积物      三亚河      多环芳烃(PAHs)      多氯联苯(PCBs)      污染特征      风险评价     
Distribution, Source, and Ecological Risk Evaluation of the PAHs and PCBs in the Sediments from Sanya River
ZHAN Yong1 , WEI Ting-ting1 , YE Hui-bin1 , DONG Bin2 , ZHANG Ling-jun1 , HUANG Yuan-dong1     
1. School of Environment and Architecture, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;
2. College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs), two typical persistent organic pollutants, are the research focus due to their mutagenesis, carcinogenesis, teratogenesis, and bioaccumulation. The content distribution and residual characteristics of PAHs and PCBs were investigated in the sediments from the Sanya River. Source apportionment was further explored based on the analysis of the spatial distribution, and the ecological risk evaluation was carried out with the sediment quality criteria and standards. The results indicate that the content of ΣPAHs and ΣPCBs in the sediment range from 265.00 μg·kg-1 to 6735.00 μg·kg-1 and 1.75 μg·kg-1 to 92.75 μg·kg-1, with relatively high contents in the east and west river upstream, respectively, which had a strong correlation with the industrial structure and river movement of the study area. The composition and source apportionment demonstrate that PAHs originated mostly from the combustion of petroleum with low PAHs, and haxa-CB and hepta-CB are the predominant PCBs congeners, primarily resulting from the migration of PCBs in the capacitor. The ecological risk evaluation demonstrates that the biotoxic effect of the PAHs is not obvious, with a low ecological risk. However, several PAHs monomers exceeded the standard significantly in some sampling sites, which should be of concern due to its serious threat of exposure to organisms. The probability of a biotoxic effect of PCBs is 10%-50%, which occasionally produces a negative ecological effect.
Key words: sediment      Sanya River      polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)      polychlorinated biphenyls (PCBs)      residual characteristics      risk assessment     

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)和多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)是两类典型的持久性有机污染物, 具有半衰期长、富集性较强和生物毒性大的特点, "致突变、致癌和致畸"的性质尤其引起学者的重视[1~3]. Su等[4]的研究发现长江三角洲地区航道中的总PAHs浓度与北京雾-霾天气的PAHs含量相当, 暴露于船舶室内的PAHs浓度会让海员面临相当大的致癌风险.河流航道以及周围工业住宅区的燃烧源、泄漏源产生的PAHs和PCBs在经过大气沉降和地表径流等迁移转化后易汇于河流沉积物, 其长时间的累积和释放会对水生生态系统产生潜在危害, 生物毒性累积作用也会间接影响到人们的生产生活[5].汪慧娟等[6]的研究发现海南省昌化河口海域的生物体存在中低水平PAHs污染, 长期食用可能会有潜在的健康危险; Jafarabadi等[7]的研究表明, 波斯湾沉积物、鱼类和水体PCBs污染呈现正相关, 食用鱼类会带来接触有害污染物的健康风险.因此对河流沉积物中的持久性有机污染物进行含量考察和风险评价具有重要的实际意义.

三亚河位于三亚市境南部, 进入三亚市区后分为三亚东河(临春河)和三亚西河, 注入三亚港入海, 是重要的旅游及运输航行通道.河流上游建有大型水库作为三亚市供水和灌溉的水源地, 河流下游与海水自然交换, 形成独特的"山-海-河-城"的城市自然生态景观.近年来由于三亚市旅游及工商业快速发展, 居民和游客的急剧增加, 引起河流水质和泥质的改变.目前已有诸多学者对此展开研究, 但研究区域多为三亚湾及三亚市近海海域[8, 9], 重金属污染研究居多[10, 11], 关于三亚河河流全段沉积物持久性有机污染物[12]的分布特征及风险评价数据极为有限.本研究通过对三亚河沉积物中PAHs和PCBs的含量进行检测, 分析探讨了其分布、来源及生态风险, 回溯历史污染数据并结合现有研究提出相关建议, 以期为三亚河水质和泥质管理、针对性地预防和控制区域工农业污染以及当前新区的生态文明建设等提供参考.

1 材料与方法 1.1 样品的采集

于2019年8月根据三亚河地形及相关历史检测数据在东河和西河共设置21个采样点, 具体分布见图 1, 具体地理位置信息见表 1.各采样点根据所在河段断面宽度取不少于3个泥样, 采用抽吸式取样器取河道沉积物(10~50 cm)约1 kg.样品装入聚乙烯塑料瓶在加冰泡沫盒中冷藏保存, 运回实验室后样品经冷冻干燥机于-40℃下真空干燥48 h以上后保存于4℃冰箱待分析.

图 1 三亚河沉积物采样点分布示意 Fig. 1 Map of sampling sites in the Sanya River

表 1 三亚河21处采样点位置及名称 Table 1 Geographical information of 21 sampling sites in the Sanya River

1.2 样品前处理

前处理过程主要为提取、过滤、脱水、浓缩和净化.步骤如下：取10.00 g过200目筛后沉积物样品, 加入适量无水硫酸钠研磨均化至粉末状后放入玻璃纤维滤筒, 置于索氏提取器, 加入100 mL 1 ∶1丙酮∶正己烷溶剂以每小时不小于4次的回流速度提取24 h.提取液经无水硫酸钠过滤除水加5 mL正己烷氮气吹脱浓缩至约1 mL.固相萃取净化前用4 mL二氯甲烷冲洗、10 mL正己烷平衡净化柱, 再用3 mL正己烷和10 mL二氯甲烷洗脱PAHs和PCBs, 用氮吹洗脱浓缩至约1 mL后加3 mL乙腈再浓缩至1 mL以下, 将溶液完全转化为乙腈后准确定容至1 mL待仪器分析.

1.3 仪器分析

PAHs分析采用高效液相色谱仪(LC-5510 Agilent/安捷伦), 仪器条件为进样量：10 μL; 柱温：35℃; 流速：1.0 mL ·min-1; 流动相以乙腈-水进行梯度洗脱, 洗脱程序为：60%乙腈-40%水、100%乙腈-100%水和60%乙腈-40%水分别洗脱18、10和7 min; 采用紫外检测器检测, 检测波长为254 nm.

PCBs分析采用气相色谱质谱联用仪(7890GC-5975MS Agilent/安捷伦), 气相色谱条件为进样口温度：270℃, 不分流进样; 柱流量：1.0 mL ·min-1; 柱箱温度：40℃, 以20℃ ·min-1升温至280℃, 保持5 min; 进样量：1.0 μL; 质谱分析条件为四极杆温度：150℃; 离子源温度：230℃; 传输线温度：280℃; 扫描模式：选择离子扫描(SIM); 溶剂延迟时间：5 min.

1.4 质量控制与保证

仪器分析过程中, 标准样、空白样和研究样在同一分析条件下进行测定, 每5个样品做一个平行样和方法空白的测定, 空白样品的制备以石英砂代替, 无目标化合物检出.标准曲线的相关系数≥0.995, 样品的相对标准偏差≤10%, PAHs和PCBs方法检出限分别为0.013~0.47 μg ·kg-1和0.039~0.10 μg ·kg-1, 平均回收率分别为70% ~86%和74% ~90%, 均在质量控制范围内.

2 结果与讨论 2.1 沉积物中PAHs和PCBs的污染水平

本研究从三亚河21处采样点沉积物样品中检测出了15种PAHs和14种PCBs单体.15种PAHs包括: 萘(Nap)、苊烯(Acy)、菲(Phe)、苊(Ace)、芴(Flu)、蒽(Ant)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、(Chry)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、二苯并[a, h]蒽(DahA)和苯并[ghi]苝(二萘嵌苯)(BghiP), 14种PCBs包括: 2, 4, 4-三氯联苯、2, 2, 5, 5-四氯联苯、3, 3′, 4, 4-四氯联苯、3, 4, 4′, 5-四氯联苯、2, 2′, 4, 5, 5-五氯联苯、2, 3, 4, 4′, 5-五氯联苯、2, 3, 3′, 4, 4-五氯联苯、2, 2′, 4, 4′, 5, 5-六氯联苯、2, 2′, 3, 4, 4′, 5-六氯联苯、2, 3′, 4, 4′, 5, 5-六氯联苯、2, 3, 3′, 4, 4′, 5-六氯联苯、3, 3′, 4, 4′, 5, 5-六氯联苯、2, 2′, 3, 4, 4′, 5, 5-七氯联苯和2, 3, 3′, 4, 4′, 5, 5-七氯联苯.其中PCBs单体平均检出量较低无明显变化趋势, 研究按照氯原子数将其分为5种PCBs同族体作进一步讨论, 具体分类与含量见表 2.

表 2 沉积物样品中15种PAHs单体和5种PCBs同族体的含量1)/μg ·kg-1 Table 2 Content of 15 PAHs monomers and 5 PCBs homologue in the sediment from the Sanya River/μg ·kg-1

ΣPAHs和ΣPCBs的含量范围分别为265.00~6 735.00 μg ·kg-1和1.75~92.75 μg ·kg-1, 均值分别为2 624.98 μg ·kg-1和36.65 μg ·kg-1.整体上, 三亚河沉积物相对分子质量低(2~3环)的PAHs平均含量高于相对分子质量高(4~6环)的PAHs, 且在大多数采样点中都有检测出.对于具有强致癌性物质BbF、BaP和DahA在部分采样点未检测出, 但仍有部分监测点含量较高, 需引起着重关注.特别地, Phe在15种PAHs中平均含量最高且检出率为100%, 作为优先控制污染物之一建议采取相应治理措施.与多环芳烃的污染水平不同, 痕量有机化合物多氯联苯在每一采样点均有检出量, 同时观察到除七氯联苯外其余PCBs平均含量随着相对分子质量增加而增加, 这与PCBs溶解度随氯原子数的增加而减小, 粘稠度随氯原子数增加而增大有较强的相关性.总体而言, PCBs难溶于水, 易沉积, 虽然污染水平较低但对生物体存在累积慢性毒性, 需引起长期关注.

如表 3所示, 与国内外典型河流湖泊相比, 三亚河沉积物PAHs污染整体上高于白洋淀、滴水湖、太湖和胡格利等河湖, 远低于珠江广州河段和特拉华河河口的PAHs污染水平.与何书海等[12]在2016年对三亚河PAHs污染水平的研究(PAHs平均含量为211 μg ·kg-1)相比, 其PAHs检出量高了近13倍, 这主要与近年来海南省三亚市旅游业的快速发展以及生产生活排放污染物含量大幅度增加有关, 如汽车、邮轮和货船航行使用的化石燃料燃烧、工业园区和商业区的污染排放等.关于三亚河PCBs污染水平尚未有相关报道数据, 与升金湖以及胡格利河口相比PCBs检出量较高, 但污染程度远远低于滴水湖和拉各斯潟湖, 处于低污染水平.

表 3 国内外河流、港湾沉积物中PAHs和PCBs含量1)/μg ·kg-1 Table 3 Content of PAHs and PCBs in the sediment of the rivers and harbors at home and abroad/μg ·kg-1

2.2 三亚河沉积物PAHs和PCBs的分布特征

三亚河各采样点沉积物ΣPAHs和ΣPCBs具体含量见图 2.超过85%的采样点ΣPAHs含量为1 000~2 000 μg ·kg-1, 2处采样点ΣPAHs含量为6 000~7 000 μg ·kg-1, 仅有一处采样点ΣPAHs含量在1 000 μg ·kg-1以下.根据Baumard等[22]提出的PAHs的污染水平等级(低：0~100 μg ·kg-1; 中等：100~1 000 μg ·kg-1; 高：1 000~5 000 μg ·kg-1; 超高：＞5 000 μg ·kg-1), 三亚河整体沉积物PAHs污染属于高等污染水平.PCBs污染整体偏低, 但污染分布呈现一定的聚集性特征, 如东河上游部分河段污染水平相对偏高.

图 2 三亚河各采样点沉积物总PAHs和总PCBs含量分布 Fig. 2 Content of ΣPAHs and ΣPCBs in the sediment of each sampling site in the Sanya River

ΣPAHs空间污染分布表明(图 3), ΣPAHs高污染河段主要分布在三亚河的中上游, 其含量分布特征为西河上游＞西河中游＞东河中游＞东河上游＞三亚河下游.其中, ΣPAHs含量最高点出现在采样点3处, 位于水城路、玉林新路和金水路交汇处, 交通繁忙, 河流断面较窄, PAHs含量的积累可能与该区域水体交换较为缓慢有关, 污染物较难扩散在一定程度上影响其吸附-降解平衡.特别地, PAHs含量分布较高的西河上游河段两岸分布有多家轻工业和食品加工厂, 荔枝沟路工业园区距离该河段较近, 工业生产带来的PAHs污染可能为主要污染源之一.整体上, PAHs的分布特征与三亚河所在区域的工业分布和水域交通有较强的相关性.

图 3 三亚河沉积物总PAHs空间污染分布 Fig. 3 Spatial distribution of ΣPAHs pollution in the sediment of the Sanya River

由ΣPCBs空间污染分布可知(图 4), ΣPCBs污染分布特征为东河上游＞西河中下游＞西河上游＞东河中下游, 沉积物污染分布特征随两条河流各自的走势有较强的相关性, 西河污染水平随河流自北向南的走势逐渐升高, 东河呈现出相反的趋势, 但河流整体污染水平较低.其中, PCBs含量最高点位于东河上游采样点10处(迎宾路), 检出量相对较高的河段为东河上游迎宾路南下至山屿湖西门, 沿河两岸分布有多家汽车服务公司、屠宰厂和水泥厂等, PCBs污染可能源于废旧变压器或剩余油漆等产品处理不当泄漏入河[23].

图 4 三亚河沉积物总PCBs空间污染分布 Fig. 4 Spatial distribution of ΣPCBs pollution in the sediment of the Sanya River

2.3 沉积物PAHs和PCBs的组成和来源分析 2.3.1 PAHs的组成和来源分析

由PAHs单体含量占比分布可知(图 5), 15种PAHs中Phe的含量占比最高为36.36%, 其次为Nap、BghiP和Ant, 占比分别为13.47%、13.41%和6.68%.多环芳烃的亲水性和降解能力与相对分子质量有关, 有研究表明相对分子质量高的PAHs较相对分子质量低的具有更强的疏水性, 降解能力差, 易于沉积吸附[24].而本研究PAHs以低环数为主, 3环占比最高为55.06%, 其次是2、6、4和5环, 这与先前的研究成果基本一致[12], 表明PAHs污染存在历史残留.整体而言, 除个别单体外, 低环芳烃(2~3环)单体平均含量高于高环芳烃(4~6环)单体平均含量, 尚处于较易修复治理的状态.

图 5 三亚河沉积物15种PAHs单体含量占比分布 Fig. 5 Content distribution of 15 PAHs monomers in the sediment of the Sanya River

环境中的PAHs来源通常根据其同分异构体比值法来确定, 本研究采用Ant/(Ant+Phe)、Flu/(Flu+Pyr)法[21]对PAHs来源进行解析.当Ant/(Ant+Phe)＜0.1为石油源, ＞0.1为燃烧源; 当Flu/(Flu+Pyr)＜0.4为石油源, ＞0.5主要是木材和煤燃烧源, 在0.4~0.5之间为石油及其精炼产品的燃烧来源, 具体来源分析见图 6.

图 6 三亚河沉积物PAHs来源解析 Fig. 6 Source apportionment of PAHs in the sediment of the Sanya River

结果如下, 三亚河沉积物Ant/(Ant+Phe)的比值范围为0.01~0.58, 超过76%的采样点比值大于0.1, 表明沉积物PAHs以燃烧源为主.Flu/(Flu+Pyr)比值范围为0.1~0.9, 85%以上采样点比值小于0.4, 仅有一处采样点(S4, 月川桥迎宾路)比值大于0.5, 表明沉积物PAHs以石油源为主导.综合结果表明, 三亚河沉积物PAHs主要来源于石油燃烧, 同时也受木材、煤及石油精炼产品燃烧或石油泄漏污染影响.三亚属于国际旅游城市, 道路干线上的交通工具以及河道上邮轮、船舶航行伴随的石油燃料的燃烧是沉积物PAHs的重要来源.结合研究区域工商业分布可知, 三亚河周边建有大量住宅区、商业区及工业园区等, 生产生活带来的燃煤燃烧也是PAHs沉降累积的一大来源之一.

2.3.2 沉积物PCBs的组成和来源分析

PCBs同族体组成特征为除七氯联苯外, 其余4种从三氯联苯到六氯联苯同族体含量占比随相对分子质量增加以约10%的增长率增加, 六氯联苯占比最高为30.88%.整体上三亚河沉积物PCBs污染为中高氯联苯污染, 占总PCBs污染的80%以上, 六氯联苯和七氯联苯污染总量超过一半.

PCBs污染主要来源于工商业生产生活过程中使用的含PCBs产品尤其是电子产品的泄漏和外排[23], 为进一步判断沉积物PCBs的具体来源以及进行污染源排查, 研究采用主成分分析法对三亚河21个采样点5种多氯联苯含量进行分析. 结果表明, 前两个主成分累计方差贡献率为95.354%, 第一和第二主成分的贡献率分别为75.354%和19.9%.将本研究的5种PCBs同族体成分与8种Aroclor商业产品[25]成分进行比较未发现明显的相似性, 说明PCBs非来源于单一污染源.进一步由图 7可知, 三氯联苯、六氯联苯和四氯联苯与PC1有较强的正相关, 其载荷因子分别为0.957、0.923和0.913, 表明沉积物以低中氯污染为主, 主要来源于国产电容器和变压器, 故可对三亚河附近生产或处理存放变压器或电容器的场地进行相应排查并加强管理, 另远距离的大气输送沉降PCBs污染也是需要考虑的因素之一.七氯联苯在PC2上有较高的载荷, 载荷因子为0.926, 表明还存在高浓度高氯联苯污染, 结合PCBs的空间污染分布可知部分河段周边的电子、汽车服务公司以及木材加工、水泥厂产生的进口电容器PCBs迁移和木材、煤炭的燃烧可能为主要污染源.

图 7 三亚河沉积物PCBs同族体因子载荷 Fig. 7 Loading plot of PCA for PCBs homologue in the sediment of the Sanya River

2.4 沉积物生态风险评价 2.4.1 沉积物PAHs生态风险评价

本研究采用Long等[26]提出的质量基准法(sediment quality criteria, SQGs)和加拿大[27]发布的多环芳烃质量标准法(sediment quality standards, SQSs)对三亚河沉积物PAHs潜在的生态风险进行评价, 具体评价结果见表 4.在SQGs中, PAHs＜ERL表示生物毒副作用不显著; ERL≤PAHs≤ERM表示偶尔会产生负面生态效应; PAHs＞ERM表示可能会产生一定的负面生态效应.SQSs在SQGs的基础上将生态风险效应分为5个水平, 分别为REL-罕见效应水平、TEL-临界效应水平、OEL-偶然效应水平、PEL-可能效应水平和FEL-频繁效应水平.

表 4 基于质量基准法和质量标准法PAHs生态风险评价结果1) Table 4 Evaluation results of the ecological risk of PAHs based on SQGs and SQSs

结果表明, 有17处采样点ΣPAHs含量小于ERL值, 生物毒副作用不明显; 4处ΣPAHs含量在ERL和ERM之间, 偶尔会产生负面生态效应, 无采样点ΣPAHs含量超出ERM值或PEL值.总体而言, 三亚河底泥多环芳烃生物毒副作用不明显, 生态风险较低.对于单体PAHs, 有4处采样点(S2、S3、S16和S17)Phe的含量超过了ERM值和FEL值, 尤其是S2和S3位于凤凰路水城路这一河段, 沿河两岸多是商业区和住宅区, 交通频繁, 菲的含量分别是ERM值的3倍和4倍, 对生物体的暴露存在严重威胁, 尤其对底栖生物产生负效应; 有19处采样点(除S1和S2)BghiP的含量超过了ERM值, 生物毒性大于50%, 需引起重视.另外对于强致癌性物质BbF, 其含量虽未超过ERL, 但除采样点S1和S2外均有检出量且其为相对分子质量较高的4环PAHs, 性质稳定易沉积, 长时间难降解.综上, 对于单体PAHs污染问题需关注其后续含量变化情况, 建议采取一定的修复或预防措施, 如物理化学、微生物修复和植物修复.

2.4.2 沉积物PCBs生态风险评价

鉴于国内尚未制订沉积物PCBs评价相关标准, 本研究采用质量基准法(SQGs)[26]和加拿大环境委员会于2002年制订的沉积物环境质量标准(Canadian sediment quality guidelines, CA-SQG)[28]对三亚河PCBs污染水平进行风险评价.在SQGs中, PCBs＜ERL、ERL≤PCBs≤ERM和PCBs＞ERM对应的生物毒性效应概率分别为＜10%、10% ~50%和＞50%.在CA-SQG中, PCBs＜ISQG表示PCBs对生物体的暴露值仍可接受, 极少引起生物负效应; ISQG≤PCBs≤PEL表示PCBs对生物体的暴露存在潜在威胁, 可能会引起生物负效应; PCBs＞PEL表示PCBs对生物体的暴露存在严重威胁, 会经常引起生物负效应.由于三亚河下游与入海口连接混入了海水, 故根据盐度(≥2‰为海水型和＜2‰为淡水型)对各采样点采取不同的评价标准, 具体采样点分类和评价结果见表 5.

表 5 基于质量基准法和环境质量标准法PCBs生态风险评价结果1) Table 5 Evaluation results of the ecological risk of PCBs based on SQGs and CA-SQG

结果表明, 21个采样点中9处ΣPCBs含量小于ERL值和ISQG值, 生物毒性效应＜10%, 极少会引起生物负效应; 12处ΣPCBs含量在ERL值和ERM值之间且未超过PEL值, 生物毒性效应为10% ~50%, 对生物体的暴露存在潜在威胁, 可能会引起生物负效应, 无采样点ΣPCBs含量超出ERM值或PEL值.综上所述, 三亚河PCBs生物毒性效应整体在10% ~50%之间, 尚属于安全范围, 但长期累积效应仍需重视.

3 结论

(1) 三亚河沉积物ΣPAHs和ΣPCBs含量分别为265.00~6 735.00 μg ·kg-1和1.75~92.75 μg ·kg-1.PAHs整体处于高等污染水平, 与历史数据相比显著上升10倍以上, 以低环芳烃为主, 主要来源于石油燃烧; PCBs整体污染程度较低, 以六氯联苯和七氯联苯为主, 主要来源于进口电容器中PCBs的迁移.整体而言, 污染分布与研究区域的工业分布和河流走势有较强的相关性, 建议合理规划产业建设, 加强生产管理.

(2) 生态风险评价结果为PAHs整体生态风险较低, 但部分采样点PAHs单体含量超标, 对生物体暴露存在严重威胁, 建议采取植物、物理化学等修复治理措施.PCBs整体为低风险和低生物毒性水平, 尚属于安全范围.

参考文献
[1] Wolska L, Mechlińska A, Rogowska J, et al. Polychlorinated biphenyls (PCBs) in bottom sediments: identification of sources[J]. Chemosphere, 2014, 111: 151-156. DOI:10.1016/j.chemosphere.2014.03.025
[2] Ravenscroft J, Schell L M, Akwesasne Task Force on the Environment. Patterns of PCB exposure among Akwesasne adolescents: the role of dietary and inhalation pathways[J]. Environment International, 2018, 121: 963-972. DOI:10.1016/j.envint.2018.05.005
[3] Qu C K, Albanese S, Lima A, et al. The occurrence of OCPs, PCBs, and PAHs in the soil, air, and bulk deposition of the Naples metropolitan area, southern Italy: implications for sources and environmental processes[J]. Environment International, 2019, 124: 89-97. DOI:10.1016/j.envint.2018.12.031
[4] Su P H, Zhang W W, Hao Y J, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbon contaminations along shipping lanes and implications of seafarer exposure: based on PAHs in ship surface films and a film-air-water fugacity model[J]. Science of the Total Environment, 2020, 731. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.138943
[5] Govaerts A, Verhaert V, Covaci A, et al. Distribution and bioaccumulation of POPs and mercury in the Ga-Selati River (South Africa) and the rivers Gudbrandsdalslågen and Rena (Norway)[J]. Environment International, 2018, 121: 1319-1330. DOI:10.1016/j.envint.2018.10.058
[6] 汪慧娟, 旷泽行, 周贤, 等. 海南省昌化江河口海域生物体中多环芳烃污染特征、来源解析及健康风险评价[J]. 环境科学, 2020, 41(6): 2942-2950.
Wang H J, Kuang Z X, Zhou X, et al. Characteristics, source analysis, and health risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) pollution in marine organisms from estuaries of Changhua River in Hainan Province[J]. Environmental Science, 2020, 41(6): 2942-2950.
[7] Jafarabadi A R, Bakhtiari A R, Mitra S, et al. First polychlorinated biphenyls (PCBs) monitoring in seawater, surface sediments and marine fish communities of the Persian Gulf: distribution, levels, congener profile and health risk assessment[J]. Environmental Pollution, 2019, 253: 78-88. DOI:10.1016/j.envpol.2019.07.023
[8] 刘建波, 刘洁, 陈春华, 等. 三亚湾表层沉积物中重金属污染特征及生态风险评价[J]. 环境科学与管理, 2012, 37(7): 106-109.
Liu J B, Liu J, Chen C H, et al. Pollution characteristic and ecological risk evaluation of heavy metals in surface sediment of Sanya Bay[J]. Environmental Science and Management, 2012, 37(7): 106-109. DOI:10.3969/j.issn.1673-1212.2012.07.028
[9] Zhao L, Liu J Q, Cai G Q, et al. Distribution, source, and pollution assessment of heavy metals in Sanya offshore area, south Hainan Island of China[J]. Marine Pollution Bulletin, 2020, 160. DOI:10.1016/j.marpolbul.2020.111561
[10] 甘华阳, 何海军, 张卫坤, 等. 三亚河沉积物中重金属生态风险评价与污染历史[J]. 生态环境学报, 2015, 24(11): 1878-1885.
Gan H Y, He H J, Zhang W K, et al. Eco-risk assessment and contamination history of heavy metals in the sediments of Sanya River[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(11): 1878-1885.
[11] 徐方建, 闫慧梅, 田旭, 等. 海南岛东部陆架表层沉积物重金属污染评价[J]. 中国环境科学, 2016, 36(5): 1530-1539.
Xu F J, Yan H M, Tian X, et al. Evaluation of heavy metal pollution in surface sediments in the continental shelf to the east of Hainan Island[J]. China Environmental Science, 2016, 36(5): 1530-1539. DOI:10.3969/j.issn.1000-6923.2016.05.036
[12] 何书海, 曹小聪, 李腾崖, 等. 三亚河表层沉积物中多环芳烃分布、来源解析及生态风险评价[J]. 环境化学, 2019, 38(4): 967-970.
He S H, Cao X C, Li T Y, et al. Distribution, source and ecological risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments from Sanya River[J]. Environmental Chemistry, 2019, 38(4): 967-970.
[13] Benson N U, Fred-Ahmadu O H, Ekett S I, et al. Occurrence, depth distribution and risk assessment of PAHs and PCBs in sediment cores of Lagos lagoon, Nigeria[J]. Regional Studies in Marine Science, 2020, 37. DOI:10.1016/j.rsma.2020.101335
[14] Kim A W, Vane C H, Moss-Hayes V, et al. PAH, PCB, TPH and mercury in surface sediments of the Delaware River Estuary and Delmarva Peninsula, USA[J]. Marine Pollution Bulletin, 2018, 129(2): 835-845. DOI:10.1016/j.marpolbul.2017.10.008
[15] Mitra S, Corsolini S, Pozo K, et al. Characterization, source identification and risk associated with polyaromatic and chlorinated organic contaminants (PAHs, PCBs, PCBzs and OCPs) in the surface sediments of Hooghly estuary, India[J]. Chemosphere, 2019, 221: 154-165. DOI:10.1016/j.chemosphere.2018.12.173
[16] 张家泉, 胡天鹏, 邢新丽, 等. 大冶湖表层沉积物-水中多环芳烃的分布、来源及风险评价[J]. 环境科学, 2017, 38(1): 170-179.
Zhang J Q, Hu T P, Xing X L, et al. Distribution, sources and risk assessment of the PAHs in the surface sediments and water from the Daye Lake[J]. Environmental Science, 2017, 38(1): 170-179. DOI:10.3969/j.issn.1673-288X.2017.01.052
[17] 梅卫平. 滴水湖水系表层沉积物中多环芳烃和多氯联苯分布特征与风险评价[D]. 上海: 上海海洋大学, 2014. 20-29.
Mei W P. Distribution and ecological risk assessment of PAHs and PCBs in the surface sediments of Dishui Lake watershed[D]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2014. 20-29.
[18] 李胜生, 谭浩, 陈园园, 等. 升金湖湿地保护区表层沉积物中持久性有机污染物残留特征[J]. 安徽农业科学, 2018, 46(12): 69-73, 117.
Li S S, Tan H, Chen Y Y, et al. Characteristics of residual persistent organic pollutants in surface sediments of Shengjinhu wetland reserve[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2018, 46(12): 69-73, 117. DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2018.12.021
[19] 康杰, 胡健, 朱兆洲, 等. 太湖及周边河流表层沉积物中PAHs的分布、来源与风险评价[J]. 中国环境科学, 2017, 37(3): 1162-1170.
Kang J, Hu J, Zhu Z Z, et al. Distribution, source and risk assessment of PAHs in surface sediments from Taihu Lake and its surrounding rivers[J]. China Environmental Science, 2017, 37(3): 1162-1170.
[20] 杜娟, 吴宏海, 袁敏, 等. 珠江水体表层沉积物中PAHs的含量与来源研究[J]. 生态环境学报, 2010, 19(4): 766-770.
Du J, Wu H H, Yuan M, et al. Study on concentrations and sources of PAHs in the surface sediments from Pearl River[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2010, 19(4): 766-770. DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2010.04.003
[21] 高秋生, 焦立新, 杨柳, 等. 白洋淀典型持久性有机污染物污染特征与风险评估[J]. 环境科学, 2018, 39(4): 1616-1627.
Gao Q S, Jiao L X, Yang L, et al. Occurrence and ecological risk assessment of typical persistent organic pollutants in Baiyangdian Lake[J]. Environmental Science, 2018, 39(4): 1616-1627.
[22] Baumard P, Budzinski H, Garrigues P, et al. Concentrations of PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) in various marine organisms in relation to those in sediments and to trophic level[J]. Marine Pollution Bulletin, 1998, 36(12): 951-960. DOI:10.1016/S0025-326X(98)00088-5
[23] 王道玮. 沉积物中多环芳烃和多氯联苯分析方法的建立及其应用研究[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2013. 7-9.
Wang D W. Studies on establishment and application of the analysis method for polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls in sediment[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2013. 7-9.
[24] 蓝家程, 孙玉川, 师阳, 等. 岩溶地下河流域表层土壤多环芳烃污染特征及来源分析[J]. 环境科学, 2014, 35(8): 2937-2943.
Lan J C, Sun Y C, Shi Y, et al. Source and contamination of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface soil in karst underground river basin[J]. Environmental Science, 2014, 35(8): 2937-2943.
[25] Mayes B A, McConnell E E, Neal B H, et al. Comparative carcinogenicity in Sprague-Dawley rats of the polychlorinated biphenyl mixtures aroclors 1016, 1242, 1254, and 1260[J]. Toxicological Sciences, 1998, 41(1): 62-76.
[26] Long E R, MacDonald D D. Recommended uses of empirically derived, sediment quality guidelines for marine and estuarine ecosystems[J]. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 1998, 4(5): 1019-1039. DOI:10.1080/10807039891284956
[27] Environment Canada and Ministère du Développement Durable, de l'Environnement et des Parcs du Québec. Criteria for the assessment of sediment quality in Quebec and application frameworks: prevention, dredging and remediation[M]. Canada, 2007.
[28] CCME EPC-98E, Canadian sediment quality guidelines for the protection of aquatic life[S].