暴风雨事件对多环芳烃在九龙江流域一河口系统中的迁移过程影响研究

摘要

随着全球气候变暖,降水模式的改变,暴风雨类极端气候事件是近年凸显的全球环境变化问题。研究暴风雨事件对沿海地区流域一河口系统中物质输运过程影响及变化,对深入认识流域-河口系统对全球变化的环境变动与响应具有重要研究意义。多环芳烃(PAHs)是全球性有机污染物,在环境中具有持久性和痕量特征,又有较为敏感的协变性,其精细的生物地球化学行为能敏感地反映环境变迁。本文以福建东南沿海、受人类活动干扰强烈的九龙江为例,研究了在正常季节和暴风雨事件下,九龙江流域-河口水体中PAHs的含量、组成、空间分布、相态分布等特征,探讨影响其分布的归趋因素以及来源和输入途径；通过对比分析,进一步了解暴风雨事件对九龙江流域-河口水体中PAHs迁移转化行为、输运过程的影响。本研究取得以下结果：
　　 ⑴九龙江流域和河口水体中溶解相PAHs的组成含量分布呈现明显的季节变化特征:丰水期流域水体中PAHs的浓度低于枯水期,而丰水期河口水体中PAHs的浓度高于枯水期；流域与河口水体中PAHs的组成在丰水期和枯水期均有显著差别。通过PAHs分子量特征和同分异构体比值揭示,丰水期水体中的PAHs主要是来自陆源物质以及当地人类活动的输入,枯水期则来自大气沉降,而河口下游水体中有新的污染输入。其归趋分布主要受到SPM、DOC、潮汐、盐度等多种因素的共同影响。
　　 ⑵暴风雨事件改变了流域、河口水体中溶解相PAHs的组成,其含量均大幅度提高。主要是暴雨径流冲刷引起大量陆源物质进入水体,以及自身的沉积物再悬浮和大气湿沉降的贡献。
　　 ⑶暴风雨事件干扰了九龙江流域-河口系统中PAHs的空间分布趋势:暴风雨过后,流域水体中PAHs含量变化不大,基本趋于一致,而河口水体中PAHs的浓度显著上升,但从河口上游到下游,表层水体中有下降的趋势,这是由于河流输入陆源物质在九龙江河口内不断沉降。
　　 ⑷暴风雨事件也使河口水体中PAHs的归趋分布发生了变化:暴雨后PAHs趋于以溶解相形式存在；而台风后河口上游水体中的PAHs仍主要以溶解相的形式存在,河口下游水体中的PAHs主要以颗粒相的形式输运。
　　 ⑸通过九龙江流域、河口定点连续观测显示,在降雨事件过程中,发现水体中溶解相PAHs的浓度变化特征表现为先上升后下降的趋势,河口界面尤其剧烈,说明暴雨期间PAHs的输运过程总体上受到“前期冲刷”与“后期稀释”的双重作用,这种输运机制体现了陆地来源的特征。
　　 ⑹暴风雨事件明显改变了九龙江流域、河口水体中PAHs的输入途径和传输过程:PAHs的迁移时间更长,与枯水期更为接近,且与流域的流量大小的分布具有一致性,说明大气沉降和水-气交换的贡献显著。另外,九龙江水体中PAHs的输运通量也显著升高。