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多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)和有机氯农药(OrganochlorinePesticides,OCPs)等疏水性有机污染物,具有致癌性、致畸性、生殖毒性和免疫毒性。因此,其在水环境中的分布特征和环境行为受到人们的广泛关注。辽河流域是我国七大江河中的重要水系,其污染日益严重。尽管如此,有关大辽河入海口的疏水性有机污染物污染现状的研究鲜有报道。因此,研究辽东湾营口河口有机污染问题就变得十分必要。此外,PAHs由于溶解度低、疏水性强,进入水体后容易被颗粒物吸附,并随其在沉积物中积累,使沉积物成为环境中PAHs的蓄积库,但再悬浮过程可使颗粒物表面的吸附态污染物发生解吸而再次进入水相,并导致水相中污染物浓度增加数倍以上,使水相再次受到污染。鉴于此,本论文以辽东湾营口河口为研究区域,以辽东湾营口河口的表层水、悬浮颗粒物和沉积物为研究对象,以典型疏水性有机污染物PAHs和OCPs为研究目标物,探讨有机污染物污染特征及生态风险,另一方面,研究典型疏水性有机污染物PAHs在沉积物再悬浮过程中的二次释放行为。
研究表明,辽东湾营口河口PAHs的浓度随着距离河口的远近发生变化,离河口越远,沉积物中PAHs的浓度越低,这是由于河口地区的絮凝作用以及水流对PAHs的稀释作用造成的。PAHs的组成主要以2环和3环PAHs为主,反映该区域有近期的燃料和煤燃烧来源PAHs的输入,这些低环的PAHs吸附在颗粒物表面,沉降在研究区域。对PAHs的来源分析表明,研究区域的PAHs来源是混合源。利用生物效应指标对辽东湾营口河口的PAHs污染进行评价,结果表明很多站点低环的PAHs可能会对一些生物产生毒性效应。
通过对沉积物柱状样中PAHs的垂直埋藏分布研究表明,1935年以前工业化生产还未开始之前,PAHs的浓度较低,PAHs主要来源于木柴的燃烧和自然森林大火。而1965-1975年之间总PAHs的浓度有所降低,这与中国在此期间发生的文化大革命工业和农业生产停滞不前有关。19世纪80年代PAHs的浓度有一个比较大的增长,反映中国改革开放以后经济和城市化的快速发展。19世纪末和20世纪初这段时间PAHs的浓度快速增长,显示这段时期辽东湾营口河口相关区域工业化和城市化的快速推进。
通过对沉积物柱状样中OCPs的垂直埋藏分布研究表明,HCH是两个柱状样中检出频率和检出浓度最高的有机氯农药,因此可以认为HCH是该河口柱状样中的主要有机氯农药污染物。两个柱状样六六六的浓度峰值出现在10cm左右、25cm左右和40cm左右深度附近。DDT的浓度较小,垂直变化不明显。有机氯农药的垂直分布特征表明六六六主要来源于历史遗留和新的林丹的输入。从生态风险分析可以看出,柱状沉积物中有些柱状样样品的DDT含量超过ERL标准,这表明研究区域DDT污染存在生态风险。
不同剪应力条件下,含有不同浓度的PAHs的沉积物再悬浮过程中,含有较低PAHs浓度的沉积物对应的上覆水中PAHs的浓度随着剪应力和沉积物的浓度的不同并未发生明显变化。不过,含有较高PAHs浓度的沉积物对应的上覆水中PAHs的浓度随着剪应力的不同有显著的变化。低分子的PAHs较之高分子的PAHs更易释放到水中,因为高分子的PAHs具有更高的疏水性,且更易吸附在颗粒物上。悬浮颗粒物上的PAHs的体积浓度随着剪应力的增大而增大。
两种不同沉积物分别加入海水、稀释10倍海水和稀释100倍海水进行再悬浮实验。随着再悬浮的持续,总悬浮颗粒物浓度略微下降,且砂质含量高的沉积物1再悬浮过程中再悬浮颗粒物的总颗粒物浓度含量偏高。上覆水体PAHs浓度总体上随着再悬浮的持续而增加。沉积物1的海水中PAHs的浓度较之稀释10倍和稀释100倍海水中PAHs的浓度要大,这可能是由于溶解性有机碳对PAHs的吸附作用。沉积物2的海水中PAHs的浓度与稀释10倍和稀释100倍海水中PAHs的浓度大小接近。