论文部分内容阅读
太湖是我国三大淡水湖泊之一,对长江三角洲的工业、农业和文化产业的发展起着至关重要的作用。然而近年来,在已有的农业发展的基础上,加之快速的工业化和城市化进程,太湖流域的水环境恶化与生态污染问题日益严重,富营养化及太湖蓝藻水华暴发严重威胁着水生生态和人民生活。目前的研究主要关注藻华暴发前的预防,而藻华暴发对水体中日益增加的有机污染的迁移和分布的影响情况被长期忽视。 本研究于2008年,2009年和2010年的春季和秋季对太湖不同湖区表层底泥中的有机氯农药(OCs)、多环芳烃(PAHs)、壬基酚(NP)、辛基酚(OP)和双酚A(BPA)的浓度进行了分析。结果表明OCs在梅梁湾和竺山湖地区浓度较高,HCHs的浓度从1.81到13.08 ng/g(干重),DDTs从1.03到14.00 ng/g(干重)。其中β-HCH、δ-HCH、p,p-DDE和o,p-DDT浓度较高。PAHs总浓度从53.6到287.9 ng/g(干重)。虽然入湖口表层底泥和藻华暴发严重地区的浓度均较高,但是成分具有较大差异,高环的PAHs在竺山湖和梅梁湾浓度明显增加。OP的浓度从5 ng/g到340 ng/g(干重),主要分布在胥口湾、入湖口和竺山湖。NP的浓度从16 ng/g到557 ng/g(干重),梅梁湾的入湖口NP的浓度明显高于其它地区。太湖表层底泥中BPA的浓度较高,为29-1500 ng/g(干重),高浓度点分布在梅梁湾入湖口和竺山湖。研究结果表明OCs和多环芳烃在藻华聚集的地区浓度较高。而酚类物质在同一点位秋季采样的分析结果小于或接近于春季的结果,特别是在藻华聚集严重的区域,浓度明显降低。 为探究藻华的聚集和迁移与有机污染物分布之间的关系,于2010年的5月到10月对太湖竺山湖和梅梁湾的4个点位的水、底泥和藻样进行连续采集和分析。结果表明在藻华聚集严重的点位,表层底泥中OCs、高环PAHs和多氯联苯(PCBs)的浓度有显著增加,增加的成分与藻中非常一致,但是水中浓度变化不明显;对于非聚集区,表层底泥中的浓度变化不明显,水中的浓度有降低趋势。推测是藻华对有机物的富集和迁移造成了梅梁湾和竺山湖湖区藻华聚集严重区域表层底泥污染程度的增加。对于NP、OP和BPA这样的极性物质,聚集区水中和底泥中的浓度均降低,而非聚集区水中的浓度也降低。推测是由于藻类对这些物质有着很弱的富集能力和很强的降解能力,促使水中的浓度降低,且研究表明水中有机污染物浓度与水中的蓝绿藻浓度呈很好的指数相关关系。 本文采用通量模型定量分析了藻华暴发过程中各种有机污染物在不同介质中的浓度,模型预测的结果与实测结果在同一数量级,在藻华聚集区预测值明显偏高显示藻华暴发过程中各介质处于非稳态,进而采用逸度模型对其在不同介质间的迁移进行了分析。结果表明,如果太湖中生物量增加两倍,则藻中有机污染物浓度降低两倍,水中的有机物向藻中迁移增加两倍,同时有机污染物在单位时间单位面积上沉积量成倍增加,进而导致底泥浓度和再悬浮量成倍增加。易被降解不易富集的有机污染物在水中和底泥中的浓度均会降低,而不易被降解易被富集的有机污染物在底泥中的浓度却是增加的。藻华的迁移能造成藻华非聚集区表层水中有机污染物浓度的降低,而造成聚集区表层底泥中浓度的增加。这些模型推导出的结论与实际监测的结果一致。 本研究利用概率风险评价物种敏感分布(SSDs)法,对水体中在藻华聚集和迁移过程中浓度有大幅增加的OCs和PAHs进行了生态风险评价,同时采用三种不同针对性的SQGs评价指标对底栖生物进行了生态风险评估。结果表明太湖藻华的聚集和迁移给水生生物带来的风险很小,可以忽略,但是对底栖生物带来的风险较大,特别是γ-HCH和p,p’-DDT带来的风险值得关注。同时利用健康风险评估(health risk assessment,HRA)的方法结合蒙特卡洛模拟预测太湖两个典型地区的自来水健康风险大小。结果显示虽然水源水在藻华暴发前后浓度有变化,但是经过水厂处理后的自来水没有差异,且其对儿童和成人的健康风险都很低,对于致癌风险儿童超过10-6概率为0,成人超过的概率为0.8%;对于非致癌风险,成人分布在0-5×10-4之间,儿童分布在0-3×10-4之间,均远小于1。通过水烧开的过程可以有效去除有机污染物。为了弥补基于化学分析的风险评价的不足,本研究采用基于受体报告基因的内分泌干扰毒性鉴定平台对藻华暴发前后梅梁湾和胥口湾的水源水和自来水进行了毒性鉴定,结果表明仅水源水的春季有机提取物表现出潜在的抗甲状腺激素活性(当量为161.6-198.4μg邻苯二甲酸二丁酯/L),主要毒性来源为邻苯二甲酸二丁酯,而在藻华暴发后污染物浓度和毒性均明显降低,且水厂对污染物和毒性均有较好的处理效率。基于毒性鉴定的风险评价能很好的弥补化学分析的不足,并可找到毒性来源,值得进一步推广和应用。