典型東部沿海和西部高原地區(qū)持久性有機(jī)污染物的污染特征研究.pdf

1、持久性有機(jī)污染物具有突出的“三致”作用(致癌、致畸、致突變)和環(huán)境持久性、生物蓄積性，對(duì)人類(lèi)健康危害極大，是世界各國(guó)重點(diǎn)控制的污染物。本文利用同位素稀釋/高分辨率氣相色譜-高分辨率質(zhì)譜法對(duì)典型東部沿海發(fā)達(dá)城市青島和上海崇明島以及西部臥龍高山清潔地區(qū)沉積物、土壤、生物樣品、河水以及冰雪中包括有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、二噁英(PCDD/Fs)和多氯萘(PCNs)在內(nèi)的持久性有機(jī)污染物(POPs)進(jìn)行分析研究。旨在了解我國(guó)

2、東、西部部分地區(qū)POPs的分布及來(lái)源情況，為我國(guó)履行POPs國(guó)際公約提供科學(xué)依據(jù)，為我國(guó)的有機(jī)氯污染物模型建立提供數(shù)據(jù)支持，可作為有機(jī)氯污染物污染控制策略及消除污染措施和相關(guān)法規(guī)條例制定的背景依據(jù)。
　　 論文研究了上述幾類(lèi)POPs在東部青島和上海崇明島沉積巖芯中的時(shí)空分布規(guī)律、沉積通量、毒性當(dāng)量通量及污染狀態(tài)隨歷史的變遷情況。探討了POPs沿海拔高度在西部臥龍高海拔山區(qū)不同介質(zhì)土壤、河水和冰、雪的梯度分布與運(yùn)移規(guī)律，初步討論可

3、能的污染物質(zhì)輸送途徑和區(qū)域污染來(lái)源?；谏飿悠范拘援?dāng)量(TEQ)及日常消費(fèi)量的分析，對(duì)魚(yú)、鴨及牦牛食用人群的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。主要的研究結(jié)果如下：
　　 對(duì)崇明島東灘及北部濕地柱狀沉積物樣品中OCPs(HCHs、DDTs)和7種指示性PCBs類(lèi)進(jìn)行了分析。東灘和北灘沉積物中OCPs含量范圍分別為0.94～4.83 ngg-1dw(干重)和3.04～7.70 ng g-1dw。東灘沉積物中∑7PCBs含量范圍為0.14

4、～0.40ng g-1dw。污染狀況均屬于輕度污染。HCHs、HCB和PCBs呈現(xiàn)明顯的周期性變化。DDTs因p，p'-DDT受沉積物不同層段的氧化還原條件影響產(chǎn)生不同的降解產(chǎn)物，周期性則較差。采用時(shí)間序列分析方法，統(tǒng)計(jì)分析了近60年來(lái)東灘濕地沉積物中OCPs和PCBs變化的總體趨勢(shì)與主要振蕩周期。長(zhǎng)期變化趨勢(shì)表明：東灘沉積物中OCPs和PCBs在上世紀(jì)50年代初開(kāi)始增長(zhǎng)，高峰期出現(xiàn)在上世紀(jì)60至70年代。一些異構(gòu)體在我國(guó)停止生產(chǎn)OCP

5、s和PCBs后，沒(méi)有明顯的下降趨勢(shì)。頻譜分析結(jié)果表明OCPs和PCBs的分布表現(xiàn)出具有周期為大約8年的振蕩特征，可能與氣候變化周期相關(guān)。
　　 對(duì)青島膠州灣表層和巖芯沉積物中的PCDD/Fs、共平面多氯聯(lián)苯(co-PCBs)和PCNs進(jìn)行了研究。表層沉積物中PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs含量分別為4.1～232.4、46.1～1057.7和212～1209 pg g-1dw，最高點(diǎn)均出現(xiàn)在海泊河口處站位J06。膠州灣內(nèi)

6、、外兩個(gè)沉積巖芯中PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs污染較輕。灣內(nèi)巖芯co-PCBs和PCNs含量隨深度變化趨勢(shì)與PCDD/Fs的趨勢(shì)相似，而灣外巖芯受黃海周邊國(guó)家和地區(qū)的影響有所不同。巖芯中PCDD/F的毒性當(dāng)量(PCDD/F-TEO)低于美國(guó)或日本等國(guó)家水體底泥中的背景水平(<3 pg TEQ g-1dw)，co-PCB-TEQ(最大值0.14 pg TEQ g-1dw)低于國(guó)內(nèi)一些水體底泥含量，PCN-TEQ<0.05 pg

7、 TEQ g-1dw。PCDD/Fs沉積通量從50年代初年到80年代初基本上維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，在80年代中期急劇增長(zhǎng)，到90年代初期出現(xiàn)最大值，然后下降直到表層的近代。co-PCBs沉積通量變化趨勢(shì)自50年代以來(lái)逐漸降低，反映了世界上PCBs的生產(chǎn)量及用量自從80年代逐漸減少的情況，表明青島地區(qū)沒(méi)有PCBs的重大污染源。PCNs沉積通量峰值分別出現(xiàn)在70年代中期(J94)和90年代末(J37)。異構(gòu)體“指紋圖”及主成分分析結(jié)果表明污

8、染來(lái)源主要有城市污水排放、大氣來(lái)源及海流環(huán)流搬運(yùn)三種。五氯酚及其鈉鹽對(duì)青島近海沉積物中PCDD/Fs的來(lái)源貢獻(xiàn)并不占主要地位，但可能受到黃海周邊地區(qū)和國(guó)家五氯酚使用的間接影響。灣外巖芯J94早期沉積物中PCB118含量非常高，來(lái)源不同于90年代后期，推斷日本的Kanechlor300和Kanechlor400有可能是來(lái)源之一。PCNs在較早年代有來(lái)自城市固體廢棄物焚燒的較大貢獻(xiàn)，而在90年代初有較高的氯代PCN混合物如Halowaxes

9、1013和1014的輸入。
　　 對(duì)東部沿海城市(青島和上海崇明島)的海魚(yú)與淡水魚(yú)以及家鴨樣品中的PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs的含量進(jìn)行了分析測(cè)定，經(jīng)過(guò)與世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定的日容許攝取量(TDI)比較，對(duì)可能給飲食人群帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。崇明淡水魚(yú)和青島海魚(yú)中總2，3，7，8-PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs的平均含量分別為33.2和54.5 Pg g-1脂肪、3318和4041 Pg g-

10、1脂肪、225和640 pg g-1脂肪。崇明島家鴨中2，3，7，8-PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs含量分別為12.6、966和60.6 pg g-1脂肪。崇明島魚(yú)、鴨中的PCDD/Fs和co-PCBs異構(gòu)體分布指紋特征非常相似，表明這兩類(lèi)化合物具有相同的來(lái)源。青島海魚(yú)中PCNs同系物的組成(5-氯和3-氯為主)與崇明島淡水魚(yú)完全不同。與國(guó)內(nèi)外其它地區(qū)魚(yú)和家禽相比，PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs含量較低。總毒性當(dāng)量濃

11、度(TEQ)為3.6～14.8 pg WTO-TEQ g-1脂肪。根據(jù)當(dāng)?shù)厝巳猴嬍沉?xí)慣，兩地人群的二噁英類(lèi)化合物每日攝入量遠(yuǎn)低于WHO規(guī)定的TDI值，對(duì)人群健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性較小。
　　 臥龍高海拔地區(qū)夏冬季土壤、河水以及冰雪中OCPs和PCBs的研究表明：海拔高度2800m以上，土壤中HCHs和DDTs的總平均含量冬季(0.52和0.56ng g-1dw)高于夏季(0.29和0.32 ng g-1dw)，PCB28、52含量

12、濃度水平夏冬兩季相近，且均與海拔高度呈負(fù)相關(guān)性。與國(guó)內(nèi)外其它地區(qū)土壤相比，這些污染物污染水平較低。冬末新降雪、冰以及河水中的HCHs、DDTs兩類(lèi)污染物都低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，含量與海拔梯度呈正相關(guān)性，表現(xiàn)出一定的“冷凝結(jié)”效應(yīng)，說(shuō)明臥龍地區(qū)在一個(gè)空間和氣候尺度范圍內(nèi)相對(duì)比較小的區(qū)域中提供了觀察污染物分餾作用的良好條件。遠(yuǎn)離人類(lèi)活動(dòng)的臥龍高海拔地區(qū)一些POPs具有比預(yù)想要高的濃度及大氣沉降。OCPs和PCBs的大氣遠(yuǎn)程輸送

13、和沉降對(duì)清潔的邊遠(yuǎn)地區(qū)的影響不容忽視。不同海拔高度冬季土壤和牦牛樣品中的PCDD/Fs、co-PCBs和PCNs的研究表明污染水平較低。土壤樣品中總2，3，7，8-PCDD/Fs的含量范圍為2.48～4.30 pg g-1dw，平均3.50 pg g-1dw，最高含量在海拔3927 m處。co-PCBs總含量平均9.14 pg g-1dw，最高值在海拔最高的4487 m的站點(diǎn)埡口?？?，3，7，8-PCDD/Fs和總co-PCBs含量隨

14、海拔高度的變化表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。不同海拔高度土壤中的PCDD/Fs和co-PCBs異構(gòu)體的分布相似，表明具有相同的來(lái)源。總PCNs與海拔梯度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，最高含量出現(xiàn)在海拔3345 m處，平均21.4 pg g-1dw，主要以以3-氯PCNs為主。與國(guó)內(nèi)外其它地區(qū)土壤相比，這些污染物含量較低，可推斷是由大氣遠(yuǎn)距離傳輸造成的。臥龍牦牛肉和牦牛組織中PCDD/Fs總濃度分別為27.5和23.6 pg g-1脂肪，總毒性當(dāng)量濃度為4.04和4