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澳门南湾湖钻孔沉积物中烷基酚和多环芳烃的污染历史及成岩归宿的初步研究

郝永梅  
【摘要】:珠江三角洲区域经济繁荣,是我国最富庶的地区之一。澳门以珠江三角洲及西江中下游为腹地,与香港、广州两个大城市及珠海、深圳两个经济特区为邻。澳门沿岸接受来自三角洲西部(西江)水系的大部分水体及悬浮颗粒物的注入,也接受来自三角洲东部和北部(珠江、北江和东江)水系的部分水体及悬浮颗粒(尤其是细粒)的注入,同时也接受来自澳门及珠海的城市废水和地表径流。目前在该地区开展的研究结果表明,珠江三角洲地区已经受到了严重的有机污染,其中也包括烷基酚和多环芳烃,对该地区的生态环境及人体健康存在着巨大的隐患。 烷基酚(壬基酚和辛基酚)是烷基酚聚氧乙烯醚的降解产物,由于烷基酚的特殊结构和特定的污水来源,因此已被广泛用作环境中人为来源的陆源废水污染的一种标志性化合物。多环芳烃是一种多来源污染物,具有强烈的“致癌、致畸、致突变”作用,与烷基酚一样,被认为具有环境雌激素效应。 沉积物中的污染物包括自由态组分(有机溶剂可抽提组分)和结合态组分(不可抽提残余物),根据钻孔沉积物中污染物的总浓度(自由态和结合态之和)的含量及分布特征可以正确重建受污染区的污染历史。通过对结合态组分的分析,可以了解有机污染物在沉积物中的成岩归宿及演变趋势,进一步认识研究区沉积物中有机污染物的生物有效性、可降解能力及可迁移能力。本文针对澳门南环湾钻孔沉积物中的烷基酚和多环芳烃的污染历史及成岩归宿进行了初步研究。 1.本研究建立了沉积物中不同结合态的污染物进行定量的分析方法,在对沉积物中自由态污染物进行常规溶剂萃取后,通过甲醇—碱水解反应,把与沉积有机质以酯键结合的化学键合污染物,以及被物理束缚于微孔中的污染物释放出来后,对结合态污染物进行萃取分析。 2.澳门南环湾钻孔沉积物样品以填海砂层为界,分别代表了河口沉积环境和湖泊沉积环境。陆源烷基酚(壬基酚和辛基酚)的污染情况表明,河口污染明显重于湖泊污染,产生这种现象的原因是前者烷基酚的来源包括整个珠三角地区上游水系和澳门本地等多种来源,而后者则主要是澳门本地的来源。珠江三角洲地区区域经济发展水平及澳门废水处理的进程也影响了烷基酚在沉积剖面中的分布。与国外同类研究相比,南环湾河口沉积物的烷基酚属中等程度污染。由于目前还没有沉积物标准来判断沉积物中烷基酚的生物负效应,因此对本研究沉积物中烷基酚对生物产生危害的潜在性还不能给予定论。 3.沉积柱中不同时期壬基酚来源母质中壬基酚聚氧乙烯醚中壬基酚基团的异构体组成是一致的,但是污水处理过程中或自然条件下迁移、沉积过程中产生 了异构体的选择性的反应(比如选择性的降解)。壬基酚的各种异构体之间与沉 积有机质的酷化能力不同,与其它异构体相比,NP一3的酷化能力最强,但是这 种酷化反应较其它异构体更容易受周围环境的影响。 4.湖泊环境中烷基酚与有机质的结合能力大于河口环境,受分子结构的影 响,辛基酚的结合能力强于壬基酚。结合态百分比随埋藏深度的增加而增加,可 能是由于随着埋藏时间的延长、埋藏深度的加深,烷基酚没有新的母质来源或母 质来源非常少,同时自由态组分较结合态组分更容易发生上下左右迁移,并且自 由态组分不断地转变成结合态组分,从而导致结合态百分比随深度的增加而增 大。 5.PAHs的源解析参数显示沉积柱中的队Hs来源包括燃烧和石油排放两种, 以燃烧来源为主,而且主要是以柴油为燃料。与河口沉积环境相比,湖泊沉积环 境中石油燃烧贡献的PAHs增加。50一60年代大跃进时期加重了研究区的多环 芳烃污染,而且木材/煤燃烧来源的贡献有所增加。80年代的改革开放尤其是90 年代以后珠三角经济的飞速发展也使该地区的多环芳烃污染程度加重。与世界其 他一些受多环芳烃污染地区相比,本次研究南环湾沉积区属中一高污染地区。 6.在整个沉积剖面中以4一环、5一环和6,7一环的PAHs为主,其中4一环PAHs 浓度最高,其次为6,7一环,以2一环为最低。结合态(主要是指以物理吸附形式“锁 定”于沉积有机质微孔中的物理键合态)PAH却是以2一环、3一环和4一环为主, 其质量百分贡献分别为7.78一18.83%、加.24一35.82%及42.30一55.79%,以4一环浓 度为最高,其次为3一环,6,7一环的结合态最低,其质量百分贡献是0.85一7.42%, 7一环(晕苯)在大部分样品中已检测不到。结合态浓度的高低一方面与物质输入 量的多少有关,另一方面与沉积有机质的类型有关,随着沉积埋藏时间的延长有 利于各化合物从自由态向结合态的形式转变。低环数比高环数更容易被有机质锁 定,其原因是低环数化合物的分子结构简单,分子体积较小,更容易进入到有机 质的微孔中。同时低环数中的2一环和3一环低于4一环的结合能力,可能是因为2- 环、3一环既容易被圈闭进入微孔中,但同时又较为容易地释放出来。高环数单体 由于其分子体积较大而不容易有机质的微孔而更偏向于以自由态形式存在于沉 积物中。


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