廈門西港和閩江口沉積物中有機污染物的分布及污染特征

廈門西港和閩江口沉積物中有機污染物的分布及污染特征

1近岸海域有機污染物的污染特征除了嚴重的石油污染和營養(yǎng)化外，中國沿海地區(qū)的連續(xù)有機污染物污染，如多環(huán)芳烴（pahs）、多氯聯(lián)苯（pcs）和有機氯農(nóng)藥ddt等，也越來越明顯。這些污染物的連續(xù)性很強，容易在沉積物和生物中積累，對附近水域的生態(tài)系統(tǒng)和人類健康非常有害。目前，中國的近海觀測量除了對水體和沉積物中的ddts或pcs進行選擇性監(jiān)測外，其他監(jiān)測計劃未納入通常的監(jiān)測計劃。廈門海域(包括九龍江口)及閩江口海域是福建省受污染較重的近岸重點海域,其中毒害性有機污染物在沉積物中的含量已不容忽視.本研究考察了廈門西港及閩江口表層沉積物中PAHs、PCBs、和DDTs的含量及分布,并對若干污染特征及成因進行探討.2樣品采集和測量2.1采樣站位分布采樣站位如圖1(a,b)所示.廈門港設12個采樣站位,樣品采集于1999年6月,其中XM21a和XM21b為在站位XM21處相距20m采集的2份樣品.XJ樣品采集于1996年3月.閩江口設8個采樣站位,樣品采集于1996年10月,MM為1996年3月在MJ8站位采集的樣品.采樣站位分布特點是,廈門西港站位XM17接近海水養(yǎng)殖區(qū),站位XM19、XM20、XM18、XM21和XM22位于港區(qū)中心,靠近碼頭和工業(yè)區(qū),其中XM21臨近新建的海滄跨海大橋,且距廈門市員當湖污水處理廠較近.站位XM25、XM26和XJ位于九龍江入?？?其中XM26靠近嵩嶼火電廠煤碼頭.XM24位于海水與淡水混合區(qū).XM27接近外海,附近有一碼頭.XM28位于廈大浴場外側(cè).閩江口MJ1、MJ2及MJ3為沿岸站位,站位MJ6正處于閩江入?？?站位MJ5、MJ8、MJR1和MJR2離岸較遠.2.2替代化合物的制備用抓泥器采集表層沉積物,采樣后24h內(nèi)開始進行冷凍干燥,然后保存于冰箱中.分析時將凍干樣研磨后,連同標準參考樣品和質(zhì)控樣品,分別加入替代化合物(surrogate),以索氏提取法用二氯甲烷萃取24h;經(jīng)濃縮-凈化-再濃縮處理后,加入內(nèi)標化合物.方法參照美國EPA的相應方法.2.3儀器分析和檢測限PAHs的儀器分析采用HP6890/5973GC-MS,選擇離子模式;PCBs和DDTs的儀器分析采用HP5890GC-ECD.分析方法參照美國EPA的相應方法.其中PAHs的方法檢測限(MDL)為0.2—2.2ng/g(干重),因PAH化合物的不同而略有不同;同理,PCBs和DDTs的方法檢測限分別為0.22—0.13和0.01—0.05ng/g(干重).3結(jié)果與討論樣品分析結(jié)果列于表1中.3.1PAHs3.1.1共混懸液pahs含量由表1可見,廈門西港沉積物樣品中總PAHs含量普遍較閩江口海域為高.廈門樣品測值范圍是425.3—1522.4ng/g(干重),大多高于1000ng/g(干重);總PAHs含量低于1000ng/g(干重)的站位XM25,XM26,XM28和XJ較為靠近外海,站位XM27雖靠近外海,但PAH含量較高,疑受臨近碼頭和船舶錨地的影響.閩江口樣品中總PAHs含量范圍是316.8—1260.7ng/g(干重),大多低于1000ng/g(干重);含量最高的是MJ6,該采樣站位正處于閩江入?？?且臨近居住較稠密地區(qū),故其總PAHs等污染物含量均較高.站位MJR2和MJ8(MM)雖距岸較遠,但因受閩江徑流所攜污染物的影響,其總PAH含量亦較高.可見河流輸入沉降是該區(qū)沉積物中污染物的主要來源.PAHs是廈門西港最重要的污染物之一,有研究用GC-FID法檢測到廈門西港表層沉積物和21—38cm長的柱狀樣中總PAHs含量分別為2900—61000和1070—5960ng/g(干重)比本研究結(jié)果較高,可能與其采用火焰離子化檢測器(FID)而非MS檢測器有關(guān).3.1.2pahs的組成及來源由于烷基化PAHs及低分子量(LMW)PAHs主要來源于石油及其產(chǎn)品,尤其是精煉油產(chǎn)品,基本是由烷基化PAHs及低分子量(LMW)PAHs組成;而礦物燃料燃燒及工業(yè)活動等焦化過程是非烷基化PAHs(即所謂親體PAHs)及高分子量(HMW)PAHs的主要來源.因此,可將烷基化與非烷基化PAHs的比率(alkylated/non-alkylatedPAHs)及低分子量與高分子量PAHs的比率(LMW/HMWPAHs)作為考察PAHs來源的指標.圖2所示為表層沉積物中PAHs的組成及比例,廈門西港和閩江口兩類樣品特征可明顯區(qū)別.同時,樣品XJ及MM采集時間雖不同于各自所屬組內(nèi)其它樣品,他們的組成比例仍表現(xiàn)出各自所屬區(qū)域樣品組相應的特征.與閩江口樣品相比,廈門樣品中PAHs具有較高的烷基化與非烷基化比值和LMW/HMW值,其中兩海域樣品中烷基化與非烷基化PAHs的比值以1為界線可明顯區(qū)分.有理由推斷廈門表層沉積物樣品中PAHs的主要來源為港口運作、船舶排污、工業(yè)廢水及市政污水排放所輸入的石油類物質(zhì),當然,位于九龍江入?？诘尼詭Z電廠(60萬kW)對本區(qū)PAHs含量及分布特征的影響亦不容忽視.廈門市于90年代初即以燃氣代替居民燃煤,而在閩江口地區(qū)燃煤和燃油仍較普遍,且在閩江距入?？诩s15km處座落著華能火電廠(70萬kW),故而其樣品中烷基化與非烷基化比值和LMW/HMW值相對較低,可見礦物燃料的不完全燃燒及陸源污染物輸入是該海域PAHs的主要來源.另外,大氣中懸浮顆粒及氣溶膠的吸附及沉降,也是海域PAHs的來源之一,在研究中應予以注意.3.2總pcs和總ddoss3.2.1我國表層沉積物中ddts和tvbs的含量分布表1列出總PCBs和總DDTs(DDT及其相關(guān)化合物)的分析結(jié)果.所有樣品中總PCBs含量均低于34ng/g(干重),事實上,福建地區(qū)與PCBs有關(guān)的工業(yè)污染源較少,可認為所研究海域受PCBs污染較輕,但也不容忽視.本研究對有機氯農(nóng)藥DDT及相關(guān)物質(zhì)進行了較深入的分析.DDT于六七十年代在我國得到廣泛使用,1982年被禁止生產(chǎn),但流落民間的DDT仍被局部使用.表1數(shù)據(jù)顯示,廈門西港表層沉積物樣品中總DDTs含量顯著(α=0.016)高于閩江口樣品.含量分布特征是廈門西港港區(qū)高于外港,可見廈門西港主要受沿岸工農(nóng)業(yè)廢水和城鄉(xiāng)居民生活污水影響.閩江口沉積物中總DDTs含量呈近岸高于遠岸趨勢,說明河流攜帶陸源氯代烴類化合物入海后直接受近岸潮流場控制,在近岸海域遷移沉積,形成河口高值區(qū)(MJ6),這與DDTs和PCBs的憎水性及懸浮物顆粒吸附有關(guān).另外,水動力攪動沉積物中污染物再懸浮和遷移沉積也是造成上述含量分布趨勢的原因之一.我國尚無海洋表層沉積物中DDTs和PCBs污染評價標準.表2簡單比較了本研究所得廈門西港和閩江口表層沉積物與我國其它近岸表層沉積物中PCBs和DDT及其降解產(chǎn)物的含量水平.可見本研究測得總DDTs與總PCBs含量結(jié)果較其它研究結(jié)果為高.但尚無充足理由認為廈門西港污染程度自1993年來有所加重.3.2.2ddt的降解圖3(a)給出樣品中DDT及其降解產(chǎn)物的含量水平及變化范圍.圖3(b)是對樣品中DDT/DDD值及DDD/DDE值比較的示意圖,這兩個比率可作為DDT降解程度及降解模式的指示.高的DDT/DDD值標志較多新鮮DDT存在的可能性,而高DDD/DDE值表示DDD為主要降解產(chǎn)物.廈門樣品DDT/DDD值較低而DDD/DDE值較高,即DDD是主要降解產(chǎn)物.相反地,閩江口樣品中DDE為主要降解產(chǎn)物.這種比率的差異說明DDT在兩地區(qū)降解途徑有別.同樣,樣品XJ及MM中DDT的降解行為與各自組內(nèi)其它樣品一致.樣品MJ6中總DDT含量為閩江口樣品組中最高,甚至與廈門組樣品比較亦為最高,主要是閩江水所攜DDT因其憎水性在近岸潮流場控制下沉降所致.不過,其降解模式仍與閩江口組其它樣品一致.DDT的降解模式與其總含量無關(guān).4海洋污染的主要污染源廈門西港受船舶航行、工業(yè)廢水及生活污水影響較大,且為半封閉港灣,水交換條件較差,其表層沉積物中污染物含量較高.其中PAHs主要來源于石油類污染.DDT的主要降解產(chǎn)物為DDD.閩江口海域較開闊,且工業(yè)及人口密度較低,其表層沉積物中毒害性有機污染物的總體水平低于廈門西港.礦物燃料燃燒及陸源輸入可能是該區(qū)域PAHs的主要來源.DDE是DDT降解的主要產(chǎn)物.近岸海域環(huán)境污染問題較嚴重,其影響因素相當復雜,應適當調(diào)整近岸環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容,并鼓勵開展對毒害性