發布時間：2020-02-26所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：為探明臨港地區開發對滴水湖水環境的影響，利用原子吸收分光光度計(TAS990)、順序注射雙道原子熒光光度計(AFS一9130)和高效液相色譜儀(HPLC)等儀器檢測了滴水湖湖區表層湖水及沉積物中重金屬和多環芳烴(PAHs)含量，并采用單因子分析、Hakanson潛在風險
摘要：為探明臨港地區開發對滴水湖水環境的影響，利用原子吸收分光光度計(TAS990)、順序注射雙道原子熒光光度計(AFS一9130)和高效液相色譜儀(HPLC)等儀器檢測了滴水湖湖區表層湖水及沉積物中重金屬和多環芳烴(PAHs)含量，并采用單因子分析、Hakanson潛在風險評價和主成分分析等方法對其污染狀況進行風險評價和來源分析。結果表明，是表層湖水中污染最為嚴重的重金屬，cd和Hg在沉積物中污染最嚴重;表層湖水中D(PAHs)為66～269ng·L～，主要以低分子量PAHs(2～3環)為主;而沉積物(以干重計)中w(PAHs)為46—54ng·g～，主要以高分子量PAHs(4—6環)為主。重金屬總體呈高生態風險，沉積物中Cu、Pb和Hg主要來自于潮灘底質，cd可能來自滴水湖上游的工業活動與生活污水等人為源;PAHs污染輕微，但致癌性PAHs所占比例較高，沉積物中的污染主要來自燃燒源。
關鍵詞：重金屬;多環芳烴;滴水湖;風險評價
滴水湖是在尚未成陸的海灘上填海開挖的人工湖，毗鄰東海，位于上海市浦東新區東南角的臨港新城和上海(洋山)自貿區，竣工已有10a，平均水深3.7m，最深處6.2m，總面積達5.56km。近年來，滴水湖逐漸成為臨港新城重要的旅游景區以及水產品生產基地。隨著上海自貿區及洋山港航運中心的建設，臨港新城的開發日益加劇，人流和車流等人類活動密度急劇增加增大，周邊企業的工業廢水和城鎮居民的農業、生活廢水大多經簡單處理后直接排入滴水湖的引水河道，造成重金屬和多環芳烴(PAHs)通過引水、降雨和地表徑流等方式大量排人湖區，對滴水湖的生態環境造成破壞，從而影響滴水湖水體和其中經濟水產品的質量。如江敏等和梅衛平等l4對滴水湖及其引水河道表層沉積物中重金屬及PAHs含量進行檢測，發現上述污染物有潛在的生態風險，尤以引水河道較為嚴重，但對滴水湖水體中重金屬及PAHs的研究鮮有報道。筆者以滴水湖湖區為研究對象，檢測了7種重金屬(Cu、Pb、Cd、zn、As、Hg和Cr)和l6種美國環境保護局(USEPA)優先選定的PAHs在水體及表層沉積物中的含量，結合滴水湖周邊環境特征對污染來源進行了初步研究，以期為未來滴水湖水體及其周邊環境管理提供理論依據。
1材料與方法
1.1樣品采集與分析方法
于2013年8月一2014年8月，每個季度在滴水湖4個采樣點(圖1)采集表層水體和沉積物，每個采樣點采集4L水樣，置于干凈的玻璃瓶中。用抓斗式采泥器采集表層0.5m處沉積物。將采集的表層沉積物迅速收集于干凈的玻璃瓶中密封，并注明采樣時間、地點和標號，運回實驗室，在0～4oC條件下保存至分析。采樣方法參照GB/T14581—94《湖泊和水庫采樣技術指導》。
1.2樣品的預處理及測定方法
表層湖水的預處理參照GB17378.4—2007《海洋監測規范》和HJ/T91—2o02《地表水和污水監測技術規范》，沉積物參照GB17378.5—2O07《海洋監測規范》和趙健等的方法。cu、Pb和cd含量采用TAS990原子吸收分光光度計測定;Cr含量采用GBC932plus原子吸收光譜儀測定;As和Hg含量采用AFS一9130順序注射雙道原子熒光光度計。。測定;zn含量采用火焰原子吸收分光光度法測定。
表層湖水中PAHs含量的測定采用固相萃取法，1L湖水中加入5gNaC1和10mL甲醇后經0.45m孔徑微孔濾膜過濾，用C18固相萃取小柱萃取過濾后的水樣，萃取后真空抽濾小柱至干。采用15mL二氯甲烷洗脫，氮吹濃縮至1mL，待測;沉積物樣品的提取凈化參照課題組前期研究方法，稱取2g冷凍干燥后的沉積物和0.5g活化后的銅粉，取(丙酮)：V(正己烷)=1：1的溶液150mL于65℃條件下索氏提取24h并用旋轉蒸發儀濃縮至10mL，通過盛有8g中性硅膠、4g氧化鋁和4g無水硫酸鈉的玻璃柱凈化，氮吹濃縮至1mL待測。處理后的樣品用高效液相色譜儀分析¨，16種PAHs的加標回收率為60%～110%，湖水和沉積物中PAHs含量的檢出限分別為0.11～1.62ng·L和0.61～2.70ng·g～。
1.3評價方法
水體重金屬污染評價方法采用單因子污染指數法¨，以地表水Ⅲ類水質指標作背景值;沉積物污染生態風險采用Hakanson潛在生態風險指數法進行評價，以上海潮灘沉積物背景值作為基準。采用的幾種重金屬的毒性系數和背景值見表1。
2結果與討論
2.1水體中重金屬與多環芳烴含量的分析與評價
2.1.1重金屬含量及單因子指數評價
滴水湖湖區表層水體各采樣點7種重金屬的單因子分析結果(表2)表明，除Hg之外，滴水湖水體溶解性重金屬平均含量相對較低。由于滴水湖湖區周邊不存在明確的工業污染源，且湖區每年僅開閘1次，外源性污染少，因此重金屬可能主要來自主城區的地表徑流、湖上旅游等相關活動以及水體交換區的攜帶。課題組前期對臨港地表徑流污染研究的結果表明，交通區道路徑流水體中P(Hg)高達2.5g·L¨，超過地表水V類水質標準。另外，滴水湖毗鄰東海，通過出海閘與鄰近海域海水進行交換，李娟英等發現，鄰近的舟山海域海水中的主要污染物是Hg，這也是引起湖水中№含量高的原因之一
2.1.2水體中多環芳烴的含量和組成
滴水湖表層水體中共檢出10種PAHs(表3)，且以低環(2～3環)為主，所占比例高達44%～92%(圖2)。水體中低環PAHs含量較高的原因和PAHs的溶解度及正辛醇一水分配系數(Ko)有關，由于低分子量的PAHs溶解度較高，K。值較低，故多以溶解態形式存在。l6種PAHs中的6種致癌性PAHs(BaA、BbF、BkF、BaP、DBahA和IP)在進水口處所占比例大于18%，郭雪等¨糾發現滴水湖C港進口處沉積物中PAHs含量最高，這可能是因為滴水湖的引水河道受周邊人類活動影響較多，污染負荷較高j，但因湖區較為封閉，所以除進水口外，其他點位的致癌性PAHs含量較低。
2.2沉積物中重金屬與多環芳烴的分析與風險評價
2.2.1沉積物中重金屬含量及風險評價
將滴水湖各采樣點表層沉積物中7種重金屬元素含量(表4)與對應的潛在生態風險效應低值(effectsrangelow，LRE)”(表5)進行比較，除Hg和湖心處cr外其余重金屬含量均小于LRE值，表明由重金屬引起的不利生物毒性效應很少發生，Hg引起的不利生物毒性效應偶爾發生。
相關期刊推薦：《生態與農村環境學報》(原《農村生態環境》)系環境保護部主管、環境保護部南京環境科學研究所主辦的全國性學術期刊，本刊宗旨是及時報道生態與農村環境保護領域研究的動態、理論、方法與成果。是中文核心期刊，江蘇省優秀期刊，被中國科學引文數據庫和CA、BA等國內外幾十家重要刊庫收錄。主要讀者對象：從事生態環境保護、生態安全研究以及農林、自然資源開發等相關專業的科研、教學、管理人員。
采用瑞典著名地球化學家Hakanson于1980年提出的潛在生態風險指數法對滴水湖表層沉積物中重金屬污染程度進行劃分并評價該水域的潛在生態風險，潛在風險指數(，)處于300—600之間，為高生態風險，這與江敏等報道的結果相吻合。其中，cd和Hg的潛在風險系數最高，是滴水湖湖區表層沉積物中主要的生態風險因子。滴水湖是于2003年由潮灘圍墾而成的人工湖泊，其底質主第1期李娟英等：滴水湖水體及沉積物中重金屬和多環芳烴的污染分析與評價·99-要來自于上海長江口潮灘。在滴水湖形成之前，上海長江口潮灘是垃圾填埋的主要場所，上海排放的生活、工業污水直接排入長江口，導致重金屬富集在潮灘沉積物中幅。2000年余佳等[131對上海濱岸潮灘沉積物中重金屬含量進行研究，滴水湖所處南匯地區的生態危害輕微，筆者研究結果顯示滴水湖沉積物中重金屬呈高生態危害，其中cd和Hg污染最嚴重，說明滴水湖及周邊臨港地區的開發對湖泊造成了一定程度的污染。
2.2.2沉積物中重金屬污染的主成分分析
在同一功能區，若重金屬含量之間存在相關性，則可能存在相似的污染來源。對滴水湖湖區7種重金屬含量進行相關性分析(表6)可知，cu、Pb和№含量兩兩之間具有極顯著相關性，表明這幾種重金屬的污染具有同源性。
另外，主成分分析結果顯示，滴水湖沉積物中重金屬污染受Fl和F2這2個主成分支配，2個因子的累積貢獻率達到97%，特征值均大于1，可見這2個主成分可以反映滴水湖沉積物中7種重金屬全部分布情況的大部分信息。F1因子在Cu、Pb和Hg含量上有高正載荷，分別為0.86、0.89和0.94，結合相關性分析結果，Cu、Pb和Hg含量兩兩之間高度關聯，因此第1主成分同時支配著沉積物中重金屬Cu、Pb和Hg的來源。滴水湖湖區外源污染少，其底質來自上海濱岸潮灘，Cu和Pb污染嚴重，主要受城市垃圾填埋和工業污水污染¨引，因此可以認為第1主成分污染來源于受污染的潮灘底質;F2因子的方差貢獻率為28%，Cd獨立于其他重金屬，在第2主成分有很高的正載荷(0.81)，且與其他重金屬的相關性較低，說明Cd與其他重金屬的來源不同，該地區潮灘沉積物并不存在明顯的Cd污染，而cd常見于工業與生活污水，表明cd可能來自滴水湖上游的工業活動和生活污水等人為源。
2.2.3沉積物中PAHs的含量及來源分析
滴水湖沉積物(以干重計)中PAHs濃度范圍處于46~54ng·g之間(表7)，較鄰近的洋山港、南匯潮灘沉積物和其他發達國家及地區的湖泊中PAHs濃度低1～2個數量級。根據BAUMARD等提出的污染等級，滴水湖沉積物中PAHs污染·100·生態與農村環境學報第32卷輕微。但致癌性PAHs所占比例較高，達18%～64%，且PAHs通過食物鏈傳遞、富集和放大后會對人體產生影響，應引起重視。與滴水湖水體中PAHs的環數分布規律相反，沉積物中PAHs以高環芳烴(4環及以上)為主，所占比例處于40%～86%之間，這與高分子量多環芳烴溶解度低且底泥一水分配系數(K。)較高，更容易與沉積物中有機碳(OC)結合有關，這種分布方式與國內外許多湖泊和河流底泥中PAHs的分布相似(表8)。
PAHs來源廣泛，但熱解(煤、石油等礦物的燃燒)和成巖化(石油及其產品)是主要的2個來源。環境介質中母體PAHs濃度的比值常被用于初步判斷PAHs的來源，常用的有An/(An+PhA)系列和F1A/(FlA+Py)系列。滴水湖各采樣點An/(An+PhA)比值均大于0.1(分別為0.39、0.30、0.41和0.59)，F1A/(F1A+Py)比值均大于0.5(分別為0.66、0.62、0.64和0.57)，根據YUNKER等的結果，滴水湖沉積物中PAHs污染來自熱解過程，如草、木和煤的燃燒，即周邊居民和企業燃燒產生的PAHs隨雨水沖刷、大氣沉降等方式進入水體。
3結論
(1)滴水湖水體中主要的重金屬污染物為Hg，沉積物中為Cd和Hg，以上海潮灘沉積物背景值為參比進行潛在生態風險評價的結果表明，沉積物中重金屬總體生態風險較高。
(2)滴水湖沉積物中重金屬污染可由2個主成分反映，第1主成分支配著重金屬cu、Pb和Hg，它們主要來源于受污染的潮灘底質;第2主成分支配Cd，Cd可能來自于滴水湖上游的工業活動與生活污水等人為源。
(3)水體和沉積物(以干重計)中PAHs含量分別處于46～331ng·L和36～71ng·g之間，屬于輕微污染。但沉積物中致癌性PAHs比例較高，需引起重視。源解析結果表明，沉積物中PAHs主要來自于燃燒源。
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