表层沉积物中多环芳烃来源与风险评价的研究进展.doc

表层沉积物中多环芳烃来源与风险评价的研究进展 　　摘 要：沉积物中多环芳烃（PAHs）的累积是水生环境和水生食物链潜在环境风险的来源，已有研究缺乏对沉积物中PAHs潜在风险的系统梳理和认识。本文基于当前表层沉积物中PAHs暴露水平、来源、解析方法与生态风险评价的相关研究，通过收集资料和归纳总结已有研究数据发现，表层沉积物中PAHs的暴露水平有显著的区域差异，人为活动导致的石油类产品和石油化工燃料燃烧是沉积物中PAHs的主要来源；定量解析的受体模型方法相对于传统定性的源解析方法来说，可以提供PAHs不同端元贡献比重的定量结果，在PAHs源解析的相关研究中具有重要价值；沉积物中PAHs的生态风险评价方法根据研究目标不同而各异，主要包括沉积物质量基准法（SQGs）、沉积物质量标准法（SQSs）和BaP的毒性当量浓度，SQSs综合考虑了社会、经济、自然等方面的因素，是一种更加详细、具体的定量分类方法 关键词：沉积物；多环芳烃；暴露水平；生态风险评价 中图分类号： X131 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-132-2 0 引言 多环芳烃是一类化学性质稳定、很难自然降解且具有生物积累性的持久性有机污染物，多数单体PAH具有致癌性、致畸性和致突变性，因而当前PAHs在自然环境中的累积和环境效应受到持续的关注。本文基于近十年PAHs在沉积物中的参考文献，从PAHs的暴露水平、来源、解析方法和生态风险评价等方面进行探究，使我们对沉积物中PAHs的研究进展有一个清晰的认识 1 沉积物中PAHs的暴露水平及分布特征 沉积物中的PAHs在河流、湖泊和海湾等水生环境中均具有较高的暴露水平，而不同水生环境PAHs的含量差异显著。我国海湾沉积物中PAHs平均含量为293.3±143.5ngg-1，各海湾沉积物中PAHs的平均含量变化较小，并且各湖泊之间的平均含量变化较大，而且各河流间平均含量变化显著 对湖泊、海湾和河流沉积物中PAHs暴露水平的对比发现，河流沉积物中PAHs具有高的暴露水平，尤其在人类活动影响较大、工业污染较严重的松花江、海河，这些河流多集中在北方工业地区，加之河流的自我更新能力不及南方，因而造就了河流PAHs的暴露水平偏高 2 沉积物中PAHs的来源 PAHs主要有自然和人为两种来源。火灾、火山喷发和生物作用是自然过程中PAHs的主要来源，但贡献较小；PAHs主要受人类活动影响，如焦化和沥青产品、煤炭和石油的不完全燃烧、垃圾焚烧、生物质燃烧及石油泄漏等。研究表明2环和3环低分子量的PAHs主要来源于石油污染，而4～6环高分子量的PAHs主要来源于化石燃料的燃烧过程[1]。同分异构体比值法是现在判定沉积物PAHs来源的主要方法，当Ant /（Ant + Phe）小于0.1时，主要是油类排放来源，大于0.1时主要是燃烧来源；Flua/（Flua + Pyr）小于0.4时，意味着油类排放来源，大于0.5主要是木柴、煤燃烧来源，位于0.4～0.5则意味着石油及其精炼产品的燃烧来源[2] 依据目前常用的PAHs 来源比值方法，表明海湾沉积物中石油类产品和石油化工燃料燃烧对PAHs的贡献最大，主要原因是轮船对石油的消耗较多以及石油泄漏造成的环境污染，例如对渤海湾中部、天津近岸海域和辽东湾的研究均表明石油及其燃烧在海湾地区占其主要来源。湖泊沉积物中PAHs主要来源是石油、煤、木材等化石燃料的燃烧以及车船尾气排放和油类泄露，这与湖泊周围居民生活及湖中轮船作业有着紧密的关系，巢湖、太湖和白洋淀沉积物中PAHs的来源均表明化石燃料燃烧占其主导来源 3 沉积物中PAHs来源的定量解析 在PAHs源解析方面，主成分分析-多元线性回归模型、正定矩阵因子分解模型和Unmix模型已经得到广泛应用，是三种典型的因素分析模型，相关研究表明这三种受体模型是非常有效的，这些受体模型可以根据如下方程描述： 其中：xik是第k个样品第i个种类的浓度；fpk是第k个样品第p个来源的浓度；gip是第i个种类第p个来源的浓度；eik是误差 对比近年来多环芳烃源解析模型在相关研究中的实际应用可以发现，PCA-MLR模型、PMF模型和Unmix模型是三种实践效果很好的受体模型。之前的研究证明了这三种模型有很好的相关性，PMF模型和Unmix模型能够识别多环芳烃的四个主要来源贡献。而PCA-MLR模型趋向于保守，且只能确认3个来源。大量结果显示，PMF模型相比PCA-MLR模型和Unmix模型能够提供更好地结果 4 沉积物中PAHs的生态风险评价 低环数PAHs（2～3环）能够对环境产生显著的毒性，而高环数PAHs（4～6环）的毒性体现在致畸、致癌、致突变方面。美国EPA优控的1