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题名	厦门西港及邻近海域典型有毒污染物分布特征及潜在生态风险评价
作者	李庆召
学位类别	博士
答辩日期	2009-12-14
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	颜昌宙
关键词	厦门西港及邻近海域 表层沉积物 生物体 重金属 多环芳烃 多氯联苯 多溴联苯醚 Xiamen west harbor and adjacent areas sediment organism heavy metal Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) Polychlorinated biphenyls (PCBs) Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs)
其他题名	Distribution characteristic and ecological risk assessment of typical toxic substances in Xiamen West Harbor and adjacent areas
学位专业	环境科学
中文摘要	典型有毒污染物包括重金属和持久性有机污染物,具有三致效应和遗传毒性，对近海生态环境危害极大。这些污染物主要通过入海河流和沿岸直排输送入海，主要赋存于近海沉积体系。典型有毒污染物在沉积物分布累积主要受到沉积环境的影响，包括入海河流径流量、输沙量、水动力、河口海湾冲淤演变等，以及自身物理化学性质和沉积物性质如颗粒物大小和有机质含量等。本文对厦门西港及邻近海域(包括筼筜湖)水体沉积物中几类典型有毒污染物如重金属、多环芳烃、多氯联苯及多溴联苯醚进行了调查研究，并分析其在研究区域的含量水平、空间分布和不同研究区域的单体分布模式、在沉积物-间隙水间的分配、及它们在环境中的来源，并初步探讨了该区污染较重的筼筜湖中生物体内持久性有机污染物含量水平。主要结果如下： （1）厦门西港及邻近海域各采样点表层沉积物中7种重金属元素含量从大到小的顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞As＞Cd＞Hg。其中Cu、Pb、As平均含量均介于效应浓度区间低值(ERL)和效应浓度区间中值(ERM)之间，而大多数站位Zn、Cr、Hg、Cd平均含量则低于ERL。从提取形态来看，厦门西港及邻近海域重金属Cu、Zn、Cr、Hg、As主要以残渣态形式存在，Cd主要为可交换态(所有站位均值为41.5％)，具有较强的生态风险，而Cr则以残渣态(所有站位平均值47.1%)为主，存在的生态风险较低。厦门西港及邻近海域酸挥发硫（AVS）和同步提取重金属（SEM）均不太高，但大多数站点SEM／AVS＞1，说明该区存在潜在的重金属生态风险，从整个厦门西港及邻近海域来看，从东海域到西海域沉积物SEM—AVS差值呈递减趋势。 （2）厦门西港及邻近海域沉积物PAHs的总量远低于ERL值（4000 μg/kg），但个别组分如二氢苊(Ace)、芴(Fl)、苯并[b]荧蒽、苯并[K]荧蒽、苯并[ghi]芘则存在潜在生态风险，并且发现二环PAHs与重金属可能具有较强交互作用。运用主成份分析多元回归法定量计算了厦门西港及邻近海域沉积物PAHs的来源，结果表明：汽车尾气贡献率最大为41%，其次是原油污染36%，最后是煤燃烧23%。生物体内多芳烃分析结果表明鱼类体内多环芳烃含量明显低于花蛤和蟹，且鱼类体内的多环芳烃主要以低环数为主，而花蛤和蟹体内高环芳烃的比率相对较高。 （3）厦门西港及邻近海域沉积物PCBs总含量分布在2.33-30.94ng/g，平均值为典型有毒污染物包括重金属和持久性有机污染物,具有三致效应和遗传毒性，对近海生态环境危害极大。这些污染物主要通过入海河流和沿岸直排输送入海，主要赋存于近海沉积体系。典型有毒污染物在沉积物分布累积主要受到沉积环境的影响，包括入海河流径流量、输沙量、水动力、河口海湾冲淤演变等，以及自身物理化学性质和沉积物性质如颗粒物大小和有机质含量等。本文对厦门西港及邻近海域(包括筼筜湖)水体沉积物中几类典型有毒污染物如重金属、多环芳烃、多氯联苯及多溴联苯醚进行了调查研究，并分析其在研究区域的含量水平、空间分布和不同研究区域的单体分布模式、在沉积物-间隙水间的分配、及它们在环境中的来源，并初步探讨了该区污染较重的筼筜湖中生物体内持久性有机污染物含量水平。主要结果如下： （1）厦门西港及邻近海域各采样点表层沉积物中7种重金属元素含量从大到小的顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞As＞Cd＞Hg。其中Cu、Pb、As平均含量均介于效应浓度区间低值(ERL)和效应浓度区间中值(ERM)之间，而大多数站位Zn、Cr、Hg、Cd平均含量则低于ERL。从提取形态来看，厦门西港及邻近海域重金属Cu、Zn、Cr、Hg、As主要以残渣态形式存在，Cd主要为可交换态(所有站位均值为41.5％)，具有较强的生态风险，而Cr则以残渣态(所有站位平均值47.1%)为主，存在的生态风险较低。厦门西港及邻近海域酸挥发硫（AVS）和同步提取重金属（SEM）均不太高，但大多数站点SEM／AVS＞1，说明该区存在潜在的重金属生态风险，从整个厦门西港及邻近海域来看，从东海域到西海域沉积物SEM—AVS差值呈递减趋势。 （2）厦门西港及邻近海域沉积物PAHs的总量远低于ERL值（4000 μg/kg），但个别组分如二氢苊(Ace)、芴(Fl)、苯并[b]荧蒽、苯并[K]荧蒽、苯并[ghi]芘则存在潜在生态风险，并且发现二环PAHs与重金属可能具有较强交互作用。运用主成份分析多元回归法定量计算了厦门西港及邻近海域沉积物PAHs的来源，结果表明：汽车尾气贡献率最大为41%，其次是原油污染36%，最后是煤燃烧23%。生物体内多芳烃分析结果表明鱼类体内多环芳烃含量明显低于花蛤和蟹，且鱼类体内的多环芳烃主要以低环数为主，而花蛤和蟹体内高环芳烃的比率相对较高。 （3）厦门西港及邻近海域沉积物PCBs总含量分布在2.33-30.94ng/g，平均值为 典型有毒污染物包括重金属和持久性有机污染物,具有三致效应和遗传毒性，对近海生态环境危害极大。这些污染物主要通过入海河流和沿岸直排输送入海，主要赋存于近海沉积体系。典型有毒污染物在沉积物分布累积主要受到沉积环境的影响，包括入海河流径流量、输沙量、水动力、河口海湾冲淤演变等，以及自身物理化学性质和沉积物性质如颗粒物大小和有机质含量等。本文对厦门西港及邻近海域(包括筼筜湖)水体沉积物中几类典型有毒污染物如重金属、多环芳烃、多氯联苯及多溴联苯醚进行了调查研究，并分析其在研究区域的含量水平、空间分布和不同研究区域的单体分布模式、在沉积物-间隙水间的分配、及它们在环境中的来源，并初步探讨了该区污染较重的筼筜湖中生物体内持久性有机污染物含量水平。主要结果如下： （1）厦门西港及邻近海域各采样点表层沉积物中7种重金属元素含量从大到小的顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞As＞Cd＞Hg。其中Cu、Pb、As平均含量均介于效应浓度区间低值(ERL)和效应浓度区间中值(ERM)之间，而大多数站位Zn、Cr、Hg、Cd平均含量则低于ERL。从提取形态来看，厦门西港及邻近海域重金属Cu、Zn、Cr、Hg、As主要以残渣态形式存在，Cd主要为可交换态(所有站位均值为41.5％)，具有较强的生态风险，而Cr则以残渣态(所有站位平均值47.1%)为主，存在的生态风险较低。厦门西港及邻近海域酸挥发硫（AVS）和同步提取重金属（SEM）均不太高，但大多数站点SEM／AVS＞1，说明该区存在潜在的重金属生态风险，从整个厦门西港及邻近海域来看，从东海域到西海域沉积物SEM—AVS差值呈递减趋势。 （2）厦门西港及邻近海域沉积物PAHs的总量远低于ERL值（4000 μg/kg），但个别组分如二氢苊(Ace)、芴(Fl)、苯并[b]荧蒽、苯并[K]荧蒽、苯并[ghi]芘则存在潜在生态风险，并且发现二环PAHs与重金属可能具有较强交互作用。运用主成份分析多元回归法定量计算了厦门西港及邻近海域沉积物PAHs的来源，结果表明：汽车尾气贡献率最大为41%，其次是原油污染36%，最后是煤燃烧23%。生物体内多芳烃分析结果表明鱼类体内多环芳烃含量明显低于花蛤和蟹，且鱼类体内的多环芳烃主要以低环数为主，而花蛤和蟹体内高环芳烃的比率相对较高。 （3）厦门西港及邻近海域沉积物PCBs总含量分布在2.33-30.94ng/g，平均值为8.94ng/g，最高值出现在筼筜湖，从高到低依次为筼筜湖（S11，S12）、九龙江口（S3）、西港（S1，S7，S8，S9，S10）、同安湾（S6），东侧航道（S5），在东侧航道多数PCBs单体含量低于检测限。通过PCB28/PCB52值计算发现最小值出现在S5站位为1.33而最大值出现在筼筜湖S12为6.25。二者不同的比值，说明筼筜湖不断接受新PCBs排入， 而东侧航道没有明显的新排入量。厦门西港及邻近海域12种共平面PCBs（类二噁英）化合物有机碳标准化分配系数Koc介于1.50-2.96之间，随化合物氯数的增加，Koc值减小。各采样点PCBs化合物log k'oc与水-辛醇分配系数logk'ow不存在显著线性相关(R2=0.35， p<0.05)。筼筜湖生物体内PCBS含量较高的为5-6氯代PCBS，不同氯代PCBs百分含量大小排列为：5氯（25.16%）＞4氯(19.91%) ＞6氯(19.42%)＞7氯(14.87%) ＞2-3氯(9.03%)＞ 8氯 (7.27%) ＞10氯 (4.34%)。 其中10氯代PCBS除在花蛤体内含较高外，在大多数鱼类中没有检出。所有生物样中, 总毒性当量值介于1.45pg-88.26WHO-TEQ/g脂肪，平均值为12.83 WHO- TEQ/g，其中鱼类的总毒性当量值小于花蟹和花蛤。在不同的PCBs组分中，PCB126对总毒性当量的贡献率最大，其次是PCB169。 （4）8种PBDEs在厦门西港及邻近海域表层沉积物样品中均有检出，Σ8PBDEs的浓度范围在0.27-79.54 ng/g，平均浓度为16.31 ng/g，BDE209的浓度范围在0.60-70.11 ng/g，平均浓度为14.94 ng/g。计算了厦门西港及邻近海域沉积物除BDE 209外的7种PBDEs化合物单体有机碳标准化分配系数Koc，结果发现7种PBDEs单体的Koc介于1.50-2.64之间， 随化合物溴取代数的增加，Koc值基本呈递加趋势，即溴取代数越多，越容易分配的固相中。Σ8PBDEs的平均值为0. 69ng/g，中间值为0.66ng/g，花蛤体内Σ8PBDEs浓度最高为1.26ng/g，其次为花蟹1.03ng/g，而所检8种鱼类的Σ8PBDEs均小于1.00ng/g，底栖生物花蛤和花蟹体内多溴联苯醚的含量明显高于鱼类，这可能与其对多溴联苯醚的吸收和代谢能力的差异有关。
语种	中文
学科主题	环境化学
公开日期	2010-06-30
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/538]
专题	生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	李庆召. 厦门西港及邻近海域典型有毒污染物分布特征及潜在生态风险评价[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009.

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