深圳滩涂海水养殖湿地多氯联苯污染及其生态风险研究

摘要

多氯联苯(PCBs)是一类普遍存在的具有高持久性、毒性和生物积累性的憎水性有机氯化物，通过城市垃圾、废水、工业废弃物以及大气干湿沉降进入到海洋中，并在沿海沉积物中不断地蓄集。因此，PCBs在我国近岸水域生态系统中广泛存在，并威胁着水产品的质量与人类的健康。 深圳海上田园处于珠江三角洲河口，同时是宝安区沙井工业区下游，可能存在着较为严重的PCBs污染。对河口养殖湿地区域PCBs潜在的生态风险进行研究，目前国内开展的工作甚少。因此，对河口三角洲养殖湿地PCBs污染进行研究并建立一套PCBs生态风险评价方法，对保障生态安全和人体健康有着重要的现实意义。同时，由于红树植物对PCBs不仅具有一定的抗性和耐性反应，还具有较强的吸收积累和传输作用，并能促进根际微生物对PCBs的降解，故海上田园所构建的红树林种植—养殖系统本身对PCBs具有一定的修复作用。对该系统中PCBs的来源、分布和迁移规律进行研究，是探索其修复机理的重要手段。 本研究主要布设了7个采样点，包括背景(BJ)、河涌(HC)、海湾(HW)、对照塘(DZ)、桐花树塘(TH)、海桑塘(HS)以及秋茄塘(QQ)，分别采集了其表层水和沉积物样品。用痕量分析的方法研究了红树林样品中的PCBs，以及滩涂海水养殖湿地中沉积物和水体PCBs的污染水平与影响因素，并对PCBs进行源解析和生态风险评价，取得的主要结果如下： (1)研究区域各采样点水体中总PCBs含量的范围在39.484-424.562ng/L之间，河涌污染最为严重，海湾次之，远高于养殖塘中的含量，养殖塘由于相互联通，水中PCBs没有明显差别；沉积物中总PCBs的含量范围在2.596～250.876ng/g之间，海湾的沉积物污染最重。水体和沉积物样品中检测到的PCBs组成包括3CB～6CB。其中，水体中的PCBs以4CB和6CB为主，沉积物中的PCBs以3CB和4CB为主。 (2)水体中，盐度与t—PCB没有必然相关。DO一定程度上反映水质，与t—PCB呈负相关。沉积物中，TOC含量>1％时，TOC与PCBs含量有明显正相关。沉积物中的t—PCB与粒度的相关性并不明显，而t—PCB与沉积物a层(0～10cm)的平均粒径呈负相关，是因为沉积物的小颗粒能够聚集更多的TOC。 (3)在水体PCBs污染最严重的河涌边上长着茂密的秋茄林，其沉积物的PCBs污染并不算严重，与红树植物秋茄对沉积物中PCBs的修复作用有一定的关系。 养殖塘中对照塘(DZ)、海桑塘(HS)、桐花树塘(TH)沉积物PCBs含量的垂直分布特征不同子海湾(HW)、河涌(HC)、背景(BJ)和秋茄塘(QQ)，养殖塘(DZ、HS、TH)为上层低下层高，其他四个点则为上层高下层低。推测其原因为养殖塘(DZ、HS、TH)达到分配平衡使沉积物上层PCBs含量降低，而QQ尚未达到分配平衡；HC、HW有新的PCBs污染输入，通过悬浮颗粒沉积于上层；此外，养殖塘(DZ、HS、TH)表层沉积物的微生物活性更高，促进了上层PCBs的降解。 (4)养殖塘和河涌原先所受的污染以与工业产品Aroclor1248组成相似的PCBs污染为主，可能来源为工业PCBs产品的混合污染以及部分高氯代PCBs的降解；近期主要污染源是来自于电力设备含PCBs绝缘油泄漏产生的陆源污染。而海湾处于相对开放的环境，其PCBs污染成分类似于Aroclor1242，可能是因为含PCBs绝缘油中的低氯成分具有更高的迁移能力，从沙井工业区以及珠江口上游其他地区迁移并蓄积于海湾沉积物中。 (5)研究区域的水体与沉积物中PCBs均具有一定的生态风险。水体中的生态风险概率是9.65％，沉积物中PCBs造成10％以上的生物效应的概率为49.70％，造成50％以上的生物效应的概率为6.15％。需利用红树植物对该区域中的PCBs进行修复以降低风险，特别是在污染严重的海湾地区。

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论文说明：图表目录

声明

第一章 绪 论

1.1引言

1.2 多氯联苯污染的研究现状

1.2.1多氯联苯概述

1.2.2多氯联苯的性质

1.2.3多氯联苯在我国的污染现状

1.3 化学污染生态风险评价方法研究进展

1.3.1生态风险评价的类型与程序

1.3.2暴露表征

1.3.3生态效应表征

1.3.4风险表征

1.3.5不确定性分析

1.4 含PCBs样品前处理技术概述

1.4.1提取

1.4.2分离纯化

1.5研究方案

1.5.1研究目的与意义

1.5.2研究内容与技术路线

第二章 研究区域概况与研究方法

2.1 研究区域概况

2.1.1自然地理概况

2.1.2采样点的设置

2.1.3区域环境特征

2.2研究方法

2.2.1样品的采集

2.2.2PCBs实验室分析方法

2.2.3沉积物其他参数的测定

第三章 滩涂海水养殖湿地PCBs的空间分布与来源

3.1水体中PCBs的空间分布特征

3.1.1水体中PCBs的分布特征与污染水平

3.1.2水体中PCBs的组成特征

3.1.3水体环境因子与PCBs的关系

3.2沉积物中PCBs的空间分布特征

3.2.1沉积物中PCBs的分布特征和污染水平

3.2.2沉积物中PCBs的组成特征

3.2.3沉积物理化性质与PCBs的关系

3.3沉积物中PCBs的来源解析

3.3.1聚类样品的组成特征

3.3.2样品的聚类分析过程

3.3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 滩涂海水养殖湿地PCBs污染生态风险评价

4.1 水体中PCBs的生态风险评价

4.1.1研究方法

4.1.2结果与讨论

4.2 沉积物中PCBs的生态风险评价

4.2.1研究方法

4.2.2结果与讨论

4.3本章小结

第五章 研究结论、创新点及展望

5.1 主要研究结论

5.2 论文的创新点

5.3展望

参考文献

攻读学位期间发表论文及参与科研工作情况

致 谢