（环境科学专业论文）闽江福州段沉积物中多环芳烃的分布、来源及其生态风险研究.pdf

福建师范大学硕士学位论文 的主要原因，但对于较小的粒径的粗粉粒、细粉粒和粘粒，有机质类型可能是影响 p a h s 含量空间分布更重要的原因。将不同粒径组分中有机质的分配比与p a h s 的分配 比进行相关性分析发现，除细粉粒中有机质和p a h s 的分配比呈显著性相关关系外， 其余三个粒径组分中的有机质和p a h s 的分配比都呈极显著相关关系，说明闽江福州 段沉积物中p a h s 含量的空间分布以及其在不同粒径组分间的分配主要是受到不同 粒径组分含量和有机质含量共同的影响。 关键词：多环芳烃；闽江福州段；分布；来源；生态风险；粒径分组 a b s t r a c t 脚舢删8 8 7 9 a b s t r a c t m i n j i a n gr i v e ri st h el a r g e s tf i v e ri nf 吗i a np r o v i n c e ，a n do c c u p i e sa ni m p o r t a n t e c o l o g i c a lp o s i t i o ni nt h i sa r e a t h es e d i m e n t so fm i n j i a n gr i v e ri nf u z h o uc i t yw e r e s t u d i e di nt h i sp a p e r t h ed i s t r i b u t i o n , s o u r c e sa n de c o l o g i c a lr i s kl e v e l so fp a h si nt h e s e d i m e n t sw e r ea n a l y z e d b yg e o s p a t i a li n t e r p o l a t i o nc o m b i n e dw i t l lo t h e ra n a l y s i s m e t h o d s m o r e o v e r , t h ep a r t i t i o n i n gb e h a v i o r sa n dt h e i ri n f l u e n c i n gf a c t o r so fp a h si n d i f f e r e n tp a r t i c l es i z e sw e r ea n a l y z e dt o o t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) 1 h ec o n c e n t r a t i o no ft o t a lp a h sa n d 岖i s o m e r so b v i o u s l ys h o w e da d o w n w a r dt r e n df r o mu p s t r e a mt od o w n s t r e a mi nt h es e d i m e n t so fm i n j i a n gr i v e ri n f u z h o uc i t y i nt h en o r t hp o r tr e a c h , t h ec o n c e n t r a t i o n so ft o t a lp a h sa n dp a i ii s o m e r s w e r es u d d e n l yi n c r e a s e d ，m a i n l yd u et ot h ee m i s s i o no ft h ep o l l u t a n tf r o mf u z h o u c i t y t h ed i f f e r e n c e si ns p a t i a ld i s t r i b u t i o n so ft h ec o n c e n t r a t i o n so fs o ma n dp a h si n d i c a t e d t h a tt h em o s ti m p o r t a n ti n f l u e n c ef a c t o r sf o rs p a t i a ld i s t r i b u t i o no fp a hc o n c e n t r a t i o n s w a sn o tt h es o mc o n c e n t r a t i o nb u tt h ed i s t r i b u t i o no fc o n t a m i n a t i o ns o u r c e sa n dt h e e m i s s i o no fp o l l u t a n t t h e r ew e r es i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n sb e t w e e ns o mc o n c e n t r a t i o n a n dt h ec o n c e n t r a t i o n so ft o t a lp j 气h sa n dm o s tp a hi s o m o r s ，w h i c hi n d i c a t e dt h a ts o m c o n c e n t r a t i o nm a yi n f l u e n c ep a hc o n c e n t r a t i o ni ns e d i m e n t st os o m ee x t e n t ( 2 ) t h ea n a l y s i sr e s u l t so ft h ed i a g n o s t i cr a t i o s g e o s p a t i a li n t e r p o l a t i o ns h o w e dt h a t t h ep a h so r i g i n a t e df r o mo i lc o m b u s t i o nh a dt h ew i d e s ts p a t i a ld i t r i b u t i o n , a n dt h ep a h s o r i g i n a t e df r o mt h ec o m b u s t i o no fg r a s s ，w o o da n dc o a lw e r ea l s od i s t r i b u t e di nt h e d o w n s t r e a mr e a c h 1 f 1 1 cr e s u l t so ft h ef a c t o ra n a l y s i s m u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o ns h o w e d t h a tm a j o rs o i i i c ec o n t d b u t i o n so fp a h si ns e d i m e n t sc a nb eq u a n t i f i e da s31 7 f r o m c o a lc o m b u s t i o n ；2 5 2 f r o mg a s o l i n ec o m b u s t i o n ；2 8 7 f r o md i e s e lc o m b u s t i o na n d 1 4 5 f r o mp e t r o l e u ml e a k a g e t h ew i d e s ta n dl a r g e s tc o n t r i b u t i o no f 舢so r i g i n a t e d f r o mo i lc o m b u s t i o nt ot o t a lp a h si n d i c a t e dt h a to i lc o m b u s t i o nw a st h em a i ns o u r c eo f p a h si nt h es e d i m e n t so fm i n j i a n gr i v e ri nf u z h o uc i 吼mp a hs o u r t c et y p e si nt h e s e d i m e m so f d i f f e r e mr e a c h e so f m i n j i a n gr i v e ri nf u z h o uc i t yw e r ed i v e r s e , a n ds ow e r e t h ec o n t r i b u t i o no fd i f f e r e n ts o u r c e t y p e st ot o t a lp a h s ( 3 ) s e v e r a ls t a n d a r d sa n dm e m o d sf o re c 0 1 0 9 i c a lr i s ka s s e s s m e n tw e r eu s e dt o m 福建师范大学硕士学位论文 e v a l u a t et h ee c o l o g i c a lr i s kl e v e lo ft h et h ep a h si nt h es e d i m e n t so fm i n j i a n gr i v e ri n f u z h o ue i t y t h er e s u l t so ft h ee r l e r ma n di t sa v e r a g eq u o t i e n ts h o w e dt h a tt h ee r l w a se x c e e d e db yf l ui ns o m er e g i o n so fb a i s h ar e a c ha n dn o r t hp o r tr e a c h ，w h i c hm e a n s t h e r ea r ec e r t a i ne c o l o g i c a lr i s k si nt h e s ea r e a s ，w h i l eo t h e ri s o m e r sa n dt o t a l 眦w e r e l o w e rt h a nt h ee r l mr e s u l to ft h et e l p e ls h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fn a p ， a c e ，f l u , p h e ，f l u aa n db a aw e r em o r et h a nt h et e l ，w h i c hs u g g e s t sp o s s i b l ee c o l o g i c a l r i s ki nt h e s er e g i o n s t h ea v e r a g eq u o t i e n to ft e li n d i c a t e dt h a tt h ep a hc o n t a m i n a t i o n i nt h es e d i m e n t so fb a i s h ar e a c ha n dt h en o r t hp o r tr e a c hw e r em o r el i k e l yt oh a v e e c o l o g i c a lr i s k s t h er e s u l to fo r g a n i cc a r b o nn o r m a l i z a t i o ns h o w e dt h a tn o n eo ft h ep a h c o n t a m i n a t i o ni nt h es e d i m e n ts a m p l e se x c e e d e dt h et e c ，w h i c hm e a n st h e r ei sn o e c o l o g i c a lr i s kw h e na c c e s s e du s i n gt h i sm e t h o d ( 4 ) i nt h es e d i m e n t so fm i n j i a n gr i v e ri nf u z h o uc i t y , t h ec o n c e n t r a t i o no fp a h si n s a n dw a sd o m i n a t e db yt h ee m i s s i o no fp o l l u t a n t s ，b u ti no t h e rp a r t i c l es i z ef r a c t i o n s ，i t w a sm o s t l ya f f e c t e db yo r g a n i cm a t t e rc o n t e n t s o r g a n i cm a t t e rc o n c e n t r a t i o nw a st h e m a i ni m p a c tf a c t o rf o rt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fp a hc o n c e n t r a t i o ni ns a n d , b u ti n s m a l l e rp a r t i c l es i z eo fc o a r s es i l t , f i n es i ra n dc l a y ，t h et y p eo f t h eo r g a n i cm a t t e rw a st h e m a i ni m p a c tf a c t o r 髓er e s u l t so fc o r r e l a t i o na n a l y s i ss h o w e dt h a tt h ec o r r e l a t i o n b e t w e e nt h e d i s t r i b u t i o nr a t i oo fo r g a n i cm a t t e ra n dt h a to fp a h si nf i n es i l tw a s s i g n i f i c a n t ，a n di no t h e rp a r t i c l es i z ef r a c t i o n s ，a l lt h ec o r r e l a t i o n sw e r ee x t r e m e l y s i g n i f i c a n t s ot h ec o n c l u t i o ni st h a tt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o na n dt h es i z ed i s t r i b u t i o no f p a i l si nt h es e d i m e n t so fm i n j i a n gr i v e ri nf u z h o uc i t ym a i n l yd e p e n do nt h ec o m b i n e d e f f e c to fs i z e f r a c t i o nc o n t e n ta n dt h eo r g a n i cm a t t e rc o n c e n t r a t i o n k e yw o r d s ：p o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s ；m i n j i a n g r i v e ri nf u z h o u c i t y ； d i s t r i b u t i o n ；s o u r c e ；e c o l o g i c a lr i s k ；p a r t i c l es i z ef r a c t i o n i v 中文文摘 中文文摘 p a h s 作为一种具有“三致”作用的持久性有机污染物，在环境中分布广泛，并 能够在不同的环境介质中迁移转化。由于p a h s 的疏水性，存在于水体环境中的p a h s 极易被悬浮的颗粒物质吸附，最后在水底环境沉积，对水底环境造成污染。同时在 受到外界环境扰动的情况下，p a h s 又可通过再悬浮作用，对水体环境造成二次污染。 沉积物环境是p a h s 的源也是p a h s 的汇，沉积物中p a h s 含量可以反映出水体环境 中p a h s 的污染情况。因此对沉积物中p a h s 的研究具有重要的意义。 本文绪论总结了国内外几十条河流沉积物q b p a h s 数据，分析了河流沉积物中 p a h s 的分布规律，并探讨了产生这种规律的原因。同时还综述了沉积物中p a h s 的来 源及其主要辨源方法、p a h s 的生态风险评价标准及方法、影响p a h s 在沉积物中迁移 转化的机制。当前用于p a i l s 源解析的方法有特征比值法、因子分析多元线性回归、 逸度模型、化学质量模型和碳同位素法等，本文主要阐述了特征比值法和因子分析 多元线性回归方法的应用。对于p a h s 的生态风险评价目前国内外还没有统一的标准 及方法，本文主要阐述了e r l e r m 法和t e l p e l 法、有机碳归一化法和平均效应区 间中值商法的应用。同时本文还主要阐述了有机质含量、有机质类型和沉积物不同 粒径组分等因素对p a h s d 藿e 沉积物中的迁移转化的影响。闽江做为福建省的第一大河 流，有着重要的生态地位。本文以闽江福州段的沉积物以研究对象，将地理空间插 值法和其它多种方法结合共同应用于闽江福州段沉积物中p a h s 的分布、来源辨析和 生态风险评价，同时通过粒径分组还分析了p ：a h s 在沉积物的分配行为及影响因素。 本文从不仅从宏观上研究了闽江福州段沉积中p a h s 的分布和来源，而且从微观上探 讨了影响闽江福州段沉积中p a i l s 的分配行为及影响因素，使整篇论文具有一定的完 整性和系统性。 第一章主要阐述了本研究所采用的实验材料和实验方法。首先主要阐述了所用 的实验器材、药品以及一些器皿的预处理；其次，主要阐述了采样区域和布点方法 的选择以及样品的前期处理方法；第三，主要介绍了沉积物中p a h s 的测定方法， 包括p a h s 的测定、定量曲线以及质量控制与质量保证；最后，主要讲述了粒径分 组的方法以及有机质测定方法。 第二章研究了闽江福州沉积物c p p a h s 的空间分布规律及其影响因素，发现闽江 福州段沉积物q 丁p a h s 总量和p a h s 单体含量从上游到下游都呈下降的趋势，由于受 v 福建师范大学硕士学位论文 到福州市区污染物排放的影响，在北港段出现突增的现象。沉积物 s o m 含量的空 间分布呈先上升后下降的趋势，与p a h s 含量分布具有一定的差异。综上，在离污染 源较近的区域，s o m 含量不是影响p a h s 含量分布最主要的因素，污染源的分布及污 染物的排放才是影响p a h s 空间分布的最主要因素，且闽江上游和福州市区污染物的 排放是闽江福州段沉积物中p a l - i s 的最主要来源。同时研究结果表明，沉积物中大部 分p a i l s 单体含量之间以及p a h s 单体含量与p a h s 总量之间呈极显著性相关关系 ( p 0 0 1 ) ，说明闽江福州段沉积物中p a l - i s 具有相似的来源；大部分p a h s 单体含量以 及p a h s 总量与s o m 含量之间也呈极显著相关关系( p 0 0 1 ) ，说明沉积物中s o m 含量 是影响p a i l s 含量的一重要因素。 第三章应用特征比值插值法对闽江福州段沉积物中p a h s 的来源进行了分析， 直观地反映出不同p a i l s 来源类型在闽江福州段上的空间分布，同时结合应用因子 分析多元线性回归法对不同来源类型的p a i l s 进行了定量化。特征比值插值法发现 闽江福州段沉积物中p a l - i s 石油燃烧来源分布最为广泛，在不同河段都有大面积分 布，同时草、木和煤的燃烧来源在下游河段也出现了一定程度的分布。因子分析多 元线性回归法发现闽江福州段沉积物的p a h s 来源中，煤燃烧占3 1 7 ；汽油燃烧占 2 5 2 ；柴油燃烧占2 8 7 ；石油泄漏源占1 4 5 。石油燃烧源的p a i l s 在闽江福州 段不仅覆盖面最广，同时产生量也最多，可见石油燃烧是闽江福州段p a i l s 的主要 来源。闽江福州段不同河段间沉积物中p a h s 来源类型以及不同来源类型所占比例 虽然存在一定的差异，但都以石油燃烧和煤燃烧产生的p a i l s 污染类型为主。 第四章与国内外河流沉积物中p a h s 含量进行比较的结果表明，闽江福州段沉 积物中p a h s 含量在国内处于中等水平，在国外处于较低含量水平。由于目前国内 外没有统一的沉积物中p a h s 生态风险评价标准，且已存在的标准也都具有一定的 不确定性。本文运用多种生态风险评价方法对闽江福州段沉积物中p a h s 的生态风 险进行评价，e r l e r m 及其商值平均的结果表明f l u 在白沙段及北港段的一些区域 超过e r l 值，具有一定生态风险，其余p a i l s 单体和p a i l s 总量在闽江福州段都无 超标；t e l p e l 及其商值平均的结果表明n a p 、a c e 、f l u 、p h e 、f l u a 和b a a 含量 在一些区域都超过t e l 值，具有可能的生态风险，t e l 商值平均值也表明，白沙段 和北港段产生生态风险的可能性较大；有机碳归一化法的结果表明闽江福州段沉积 物p a l - i s 都没有超过t e c ，无生态风险。影响p a l - i s 在环境中的迁移转化和生物有 效性的因素有很多，现有的评价标准考虑的因素都具有一定的局限性，评价结果往 v i 中文文摘 往都带有一定的不确定性。本文虽综合运用了多种标准，但在结果上仍存在一定的 差异。因此，更可靠的风险评价结论需要有关影响p a h s 产生生态风险的条件更详 尽和可靠的暴露与毒性数据，这可能是以后需进一步探讨的方向。 第五章对闽江福州段沉积物不同粒径组分中p ：a h s 的分配特征进行了初步研究， 结果表明闽江福州段污染物的排放对p a h s 在砂粒中的分配起主导作用；有机质含量 则影响着p a h s 在其它粒径组分中的分配。闽江福州段沉积物中大粒径组分对中低环 的p a h s 吸附性较强，小粒径组分对高环的p a h s 吸附性较强。对不同粒径组分中有机 质含量和p a l - i s 含量进行相关性分析发现，砂粒中有机质含量和p a h s 含量呈显著性相 关关系( r = o 7 9 5 , p 10 时，指示p a h s 主要来源于 石油；当p h e a n t 的值 1 0 指示较少部分的石油来源【5 2 1 。在国内，特征比值法的结果显示 梅梁湾沉积物中p a h s 来源主要为燃烧来源【5 3 1 ；黄河河南段沉积物中p a h s 来源主 要是热解来源，煤炭燃烧是这个区域污染主要来源【1 7 1 ；长江河口沉积物中p a i l s 的 多种特征比值覆盖了多种热解组成特征，结果表明p a h s 主要为热解来源【1 3 1 。 表0 3 特征比值 6 , 1 0 , 1 1 a 7 4 9 ! 璺垒q ：三旦i 璺罂2 垂翌堕2 1 一一一 p h e a n t f l u a c h r yf l u a p ) ，ra n 以a n t + p h e )f l u a ( f l u a + 啪b a a ( c h r y + b a a )耿口+ b g h i p ) 注：“- 表不无相关数据 0 1 2 2 因子分析，多元线性回归法 因子分析多元线性回归法不必确定p a h s 的降解因子或可假设为l ，不仅对缺 乏p a h s 成分谱的污染源可解析，还可以对不同污染源的贡献率进行很好的定量。 因子分析是对所有原始变量，提取尽可能少的公共因子，使得这些公共因子正交， 以便构造一个结构简单的模型尽可能反映污染源原有的信息。第一个被提取出来的 主因子能解释最多的变量信息；第二个被提取出的主因子与已提取的主因子正交， 能解释次最多的变量信息；依次下去，最后一个被提取出的主因子与上述主因子正 交，包含了最少的变量信息。被提取出来的前几个主因子通常可以反映出受体中主 要的p a h s 污染源。通过因子在各p a i l s 组分( 变量) 上的荷载的大小可以推断出该因 子所反映的p a h s 化学污染源。 为了定量主要因子所代表p a h s 来源所占比例，将标准化因子得分作为自变量， 标准化的p a h s 总量为因变量，进行多元逐步线性回归分析。设定进入方程的变量显 著水平为0 0 5 ，由此获得方程的标准化回归系数可以反映各主因子，即各主要源的 相对贡献，结果得到的回归方程为： z v , 恤= a l f r l - a 2 f 2 + a 3 f 3 + + a i f i ( o 1 ) 式( o 1 ) 中，z v a l - x s 为标准化的p a h s 总量；f i 为第i 个因子的标准化得分； 因子平均贡献率= a i 铂( o 2 ) 式( o 2 ) 中，a i 为第i 个因子标准化回归系数。因子平均贡献率就是不同来源所占 6 第0 章绪论 比例。 因子分析线性回归方法将多个指标简化为几个综合指标，既保留了原始数据的 大部分信息，又大大简化了对指标进行分析的复杂度，更能够很好的定量出不同 p a h s 来源的贡献率，清晰反映的河流沉积物q b p a h s 的来源情况。s a v i n o v 等通过对 w h i t e 海沉积物中的p a h s 提取主因子来辨析p a i l s 的来源，结果表明前两个因子可以 解释所有变量的8 7 5 ，第一个因子代表高温燃烧来源，主要由当地的铝冶炼厂产生， 第二部分主要为石油来源的p a h s 5 4 】：w a n g 等运用因子分析多元线性回归对沉积物 中p a h s 来源进行分析，通过对比水产养殖沉积物中的因子贡献和参考沉积物中的因 子贡献，结果表明燃烧源为主要来源，但是石油来源也具有较高的比例【5 5 1 ；l 沁等运 用因子分析多元线性回归对黄浦江沉积物q b p a h s 来源辨析发现，煤炭燃烧，交通排 放和石油泄漏分别占4 0 、3 6 和2 4 ，人类活动是黄浦江沉积物中p a h s 的主要来 源【5 6 】：对黄海近岸日照段沉积物中p a h s 来源的研究表明，燃煤、木材燃烧和焦化来 源合计贡献为7 4 1 2 ，柴油、汽油等燃油源合计贡献率为2 4 5 2 ，石油泄漏源为 1 3 6 1 4 5 1 。 0 1 3 河流沉积物中p a i l s 的风险评价 沉积物中的p a h s 能够在水沉积物相间迁移转化，并通过食物链的富集作用，在 顶级捕食性生物中可富集达数百万倍。一般而言，低分子量( 2 3 环) p a i l s 可呈现显著 的急性毒性，而某些高分子量p a h s 则具有潜在的致癌性。p a i l s 通过干扰生物的酶系 统妨碍生物的生长发育，进入人体的p a h s 严重危害着人体健康。因此，p a h s 的生态 风险评价具有重要的现实意义。尽管p a h s 早已经纳入重点环境控制污染物黑名单， 但迄今为止世界上还没有建立一个公认的衡量沉积物中p a h s 含量水平的统一标准 值。目前，评价沉积物中p a h s 含量标准的方法有许多，如美国海洋大气局( n o a 在l 0 n g 等的研究基础上建立海洋与河口沉积物质量标准，加拿大的沉积物质量暂行 标准则采用基于临界影响水平l ) 和必然影响水平( p e l ) 阈值，此外还有有机碳归 一化法和m ( e 砌旧q 法等。 0 1 3 1e r l e 础法和t e l p e l 法 l o n g , j ； 5 7 】提出了确定海洋与河口沉积物q b p a h s 的潜在生态风险的评价标准，其 阈值包括效应区间低值( e r l ，生物有害效应几率 5 0 ) ，该标准也被认为是河流沉积物质量的生态风险标准。2 0 世 纪9 0 年代，e r z e r m 法在国外就已经得到广泛应用；而在国内，沉积物中p a h s 的生 福建师范大学硕士学位论文 态风险评价还处于起步阶段，目前也主要是应用e r l e r m 来评价河流沉积物中p a h s 的生态风险。t e l p e l 法是加拿大沉积物质量评价指导( s e d i m e n tq u a l i t y a s s e s s m e n t g u i d e l i n e s ) 的两个指标，t e l 表示有机污染物对生物开始产生负效应的临界浓度， p e l 则表示必然产生负效应的浓度。如果污染物的含量水平低于t e l 值，则不会有生 态风险；在t e l 和p e l 之间时具有潜在的生态风险；如果高于p e l ，则沉积物对生物 产生毒性。表o 4 列举了e r l e r m 和t e l p e l 标准的值。 表0 4 p a h s 的e r m 、e r l 、t e l 和p e l 标准值( n g g ) t a b 0 4s t a n d a r dv a l u e so f t h ee r m , e r l ，t e l a n d p e l f o r p a h s 注：“ 表不无相关效据 e r i 触m 和t e l p e l 标准在国内外得到广泛的应用，c a r d e l l i c c h i o 等同时应用 e r m e r i ，和t e l p e l 对意大利南部l o n i a n 海沉积物q p a h s 的生态风险进行评价，结 果表明有一个港湾沉积物中的p a h s 对底栖生物具有毒性危害 5 8 1 ：a l d a r o n d o 等同时 应用e r m e r l 和t e l p e l 对波多黎各j o b o s 湾沉积物q 了p a h s 的生态风险进行评价， 发现有些采样点的沉积物中p a h s 可能对底栖生物造成危害，具有潜在的生态风险 5 2 1 。p l a n a s 等应用e r i e r m 对西班牙河流沉积物q 了p a h s 的生态风险进行评价发现大 部分采样点无生态风险，有7 个采样点超过e r l ，其中一个采样点超过e r m l 3 3 1 。王 波等应用e r l e r m 对长江口及其邻近海域沉积物q a p a h s 生态风险进行评价，发现个 别采样点的p a h s 超过了e i 也，可能对当地的海洋生物产生影响【5 9 1 。聂利红等运用 第0 章绪论 e r l e r m 天津高沙岭潮间带表层沉积物中p a h s 的生态风险进行评价发现，萘、芴、 菲、葸都超出e r l ，对潮间带生态具有潜在危害，应严格控制p a h s 的人为输入，保 护潮间带的生态环境【删。 e r l e r m 法和t e l p e l 法可定性预测污染物的生态风险，可以回答是否有风险 的问题，但其没有考虑生物可利用性问题，广泛用于筛选评价或建立环境质量标准。 o 1 3 2 有机碳归一化法 e r l e r m 法和t e l p e l 法都是以沉积物中p a h s 干重含量为基准的，由于不同地 域河流沉积物的性质存在差异，p a h s 的生物有效性也就各有不同，因此，e r l e r m 法和t e l p e l 法的评价结果往往带有不确定性。s w a r t z 等考虑了污染物在水沉积物 相间分配关系的基础上提出了有机碳归一化后1 3 种p a h s 总含量的风险评价标准f 6 l 】。 这1 3 种p a h s 分别为n a p 、a c y 、a c e 、f l u 、p h e 、a n t 、f l u a 、p v r 、b a a 、c h r y 、b b f 、 b k f 、b a p 。有机碳归一化法能够预测沉积物中p a h s 的综合生态风险，它用 t e c ( 2 9 x 1 0 4 n g go c ) 、m e c ( 1 8 x 1 0 6 n g go c ) 并t 1 e e c ( 1 0 1 07 n g go c ) 3 个指标衡量沉 积物中p a h s 的风险状况。当归一化值小于t e c ，认为无生态风险；在t e c 和m e c 之 间，具有潜在生态风险：在m e c 与e e c 之间，有较高生态风险；大于e e c ，认为存 在严重的生态风险。有机碳归一化法在国外较多应用于海湾和河口沉积物中p a h s 生 态风险的评价，国外学者应用此方法分别对对韩国马山湾【6 2 】、西班牙巴塞罗那港【6 3 】 以及北部桑坦德湾 6 4 1 沉积物中p a h s 的生态风险进行了评价，结果显示韩国马山湾和 西班牙巴塞罗那港沉积物风险值都低于t e c ，无生态风险，西班牙北部桑坦德湾明 有两个采样点风险较高，其它采样点风险较低。在国内，罗孝俊等应用该方法对珠 江三角洲地区表层沉积物中p a h s 的生态风险进行了评价，结果显示东江及珠江部分 河段沉积物中p a h s 具有潜在危害，其它区域p a h s 的生态风险较低【6 5 l 。有机碳归一 化法考虑到了生物可利用性，减少了生态风险评价结果的不确定性，为p a h s 的综合 风险分析提供了参考工具。该方法考虑到了有机碳含量，但是有机碳的组成差异也 很大，p a i l s 在不同有机质组分中的生物可利用性具有明显的不同，如腐殖酸、胡敏 素、干酪根、黑碳等各种形态的有机碳对p a h s 就具有不同的吸附性能 6 6 - 7 0 ，同时沉 积物的组成及其性质和不同区域生态环境的差异都会影响p a h s 的生物有效性。此 外，由于不同化合物之间可能存在着协同促进作用，均低于标准值的两个化合物混 合在一起也有可能会对生物产生危害。因此，该方法只能用于对生态风险评价的初 步判断。 福建师范大学硕士学位论文 o 1 3 3 平均效应区间中值商法( m - e r m q ) l o n g 等在e r l e r m 法的基础上考虑到沉积物中多种污染物的联合毒性提出了 平均效应区间中值商法。该方法能够定量预测多种污染物的综合生态风险，是一种 可以划分不同区域沉积物风险级别的方法【7 ”2 】。研究表明，m e r m q 法对污染物种 类繁多的污染区域仍然具有预测污染物综合生态毒性的能力。m e r m q 法应用过程 见式( 0 3 ) 和式( o 4 ) ： e r m 阶沉积物中p a h 浓度相应的p a h 的e r m( o 3 ) m e r m - q p a h = y e r m q p a h p a h s 种类( 0 4 ) 当m e r m q 1 5 时，毒性概率为7 5 ，具有高 毒性【7 3 1 。欧美学者运用m e r m q 法对澳大利亚悉尼海港【7 4 】以及意大利南部的爱奥 尼亚海【5 8 j 沉积物中p a h s 的生态风险进行了评价，结果表明澳大利亚悉尼海港5 0 采 样点的m e r m - q 超过了1 5 ，具有较高生态风险；意大利南部的爱奥尼亚海只有两 个采样点的m e r m q i ，其余采样点m e r m q 都大于1 ，也具有较大的生态风险。 此外，该方法还应用于对韩国海洋环境7 习以及台湾高屏河和海底峡谷系统 2 2 1 沉积物 中的p a h s 的风险评估，结果表明韩国海洋环境m e r m q 都比较小，风险相对较低， 台湾高屏河和海底峡谷系统有四个采样点的m e r m - q 大于0 1 ，具有一定的生态毒 性，其余采样点生态风险相对较小。 m - e r m q 法能够可靠的定量预测多种污染物联合生态毒性，但其仍没有充分 考虑污染物的生物有效性，因此单独使用m e r m - q 方法预测沉积物中p a h s 的综合 生态风险时，评价结果仍具有一定不确定性。为了减少该方法在生态风险评价中的 不足，本文将该方法和有机碳归一化法结合运用共同判断研究区域的综合生态风险。 o 1 4p a h s 在沉积物中的分配特征 沉积物在化学成分和结构形态上是高度不均匀的，大小、结构形态和化学组成 不同的沉积物颗粒对污染物的吸附能力差别很大，也直接决定了污染物的稳定性、 迁移能力和生物有效性。因此，研究有机污染物在沉积物不同粒径组分中的分配特 征有利于进一步探讨有机污染物与沉积物之间相互作用机理【7 卯阳。 r o b o t h a m 等【7 9 】将d e r w e n t 河( d e r b y , 英国) 的沉积物分成了从 1 0 t u r n 的 系列粒径组分，研究表明，不同粒径组分中p a h s 含量和有机质含量都出现双峰分 第0 章绪论 布，在最大粒径组分和最小粒径组分中都出现最高的有机质百分比含量和p a i l s 含 量。不同粒径组分中p a h s 总量和有机质含量之间以及单个p a i l s 含量与有机质含量 之间都呈显著性线性正相关。w a n g 等【8 0 】对波士顿海湾沉积物1 6 种p a h s 的研究发 现，p a h s 含量在4 个粒径组分中( 2 5 0 “m ) 的分布有 明显的差异，最大粒径含有最高含量的p a h s ， 2 0 0 t u n 的粒径 组分中p a h s 的浓度最高，为7 1 3 5 9n g g ，其它粒径组分中p a h s 的浓度分别为 上游。闽江流域降水变化趋势较 为复杂，年降雨量总体呈增加趋势，上游为减少趋势，中下游为增加趋势，但变化 都不明显；不同河段降水量在不同年代的变化趋势不一致，只有下游段呈不断增加 的趋势；同一年代的降水量都呈现上游 中游 下游，且整个闽江流域在9 0 年代是相 第0 章绪论 对丰水期，在2 1 世纪前5 年则进入相对枯水期。闽江流域日照时数随气温的上升呈 缩短趋势，变幅最大的是夏季，其次是冬季。闽江流域气温、降水和日照的变化趋 势都具有明显的区域性和季节性，流域内各分区的气候变化幅度不同，这种变化趋 势势必加剧流域生态环境的脆弱性。 闽江流域水量非常丰富，平均径流深为9 9 2 8 m m ，且闽江径流量的年际和年内 变化趋势与降雨量的变化一致。流域内植被较好，河流含沙量小，枯水期一般河水 清澈，闽江多年平均含沙量都在0 1 4 k g m 3 以下，流域多年平均年入海沙量约7 5 0 万吨【8 7 1 。季杜鑫等分析了闽江北支水道水文、泥沙特征，结果表明，闽江口涨潮历 时短，退潮历时长，受上游径流影响从闽江口起往上游落潮历时越长，涨潮历时越 短。闽江口温度