三峽庫區(qū)重慶段重點(diǎn)水域沉積物多環(huán)芳烴的污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

摘 要：三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題一直是人們所關(guān)注的，它對保證三峽工程健康、提高三峽庫區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益以及可持續(xù)健康發(fā)展都有一定利好。但與此同時(shí)，三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境也是存在一定敏感性與應(yīng)激性的，目前甚至在某些庫區(qū)中存在著環(huán)境污染嚴(yán)重問題。本文就著重分析了三峽庫區(qū)重慶段重點(diǎn)水域的污染沉積物——多環(huán)芳烴的基本污染特征，并結(jié)合具體樣品采集實(shí)驗(yàn)對該庫區(qū)多環(huán)芳烴的生態(tài)污染風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行評價(jià)。

關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴；沉積物；三峽庫區(qū)重慶段；樣品采集實(shí)驗(yàn)；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）在各類環(huán)境介質(zhì)中都能被有效檢出，它是一類具有高致癌性、致畸性、致突變性的帶有持久強(qiáng)毒效應(yīng)的有機(jī)污染物，，在美國環(huán)保署，多環(huán)芳烴已經(jīng)被列入到優(yōu)先控制污染物名單中，是對人體健康危害較大的一類污染物。

一、多環(huán)芳烴的污染特性及三峽庫區(qū)水域的沉積情況

（一）多環(huán)芳烴的污染特性

多環(huán)芳烴擁有較小的蒸氣壓、較低的溶解度以及較高的辛酵—水分配比系數(shù)，它會(huì)強(qiáng)烈的分配到非水相中，在水環(huán)境中趨向吸附于各種顆粒物上，所以沉積物就應(yīng)當(dāng)是它最終的環(huán)境歸宿。當(dāng)多環(huán)芳烴被沉積物底質(zhì)吸附，而沉積物又被生物吸收后就會(huì)持續(xù)積累產(chǎn)生巨大危害，所以實(shí)際上它不僅僅通過沉積物，更通過水中生物鏈進(jìn)行傳遞，進(jìn)而威脅到人類健康。再者，多環(huán)芳烴也可在地球化學(xué)循環(huán)條件下重新釋放到水體中，造成嚴(yán)重的二次水域污染，嚴(yán)重影響水質(zhì)情況。為此，必須結(jié)合水域沉積物中的多環(huán)芳烴污染展開分析，實(shí)施有針對性的水域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。

（二）三峽庫區(qū)水域的沉積物多環(huán)芳烴污染情況

根據(jù)過往國內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)我國長江流域沉積物中是存在大量的多環(huán)芳烴的，他啊主要集中在長江入?？趨^(qū)域，例如像南京、武漢、重慶等水域段斷面都存在大量多環(huán)芳烴。一般來說，從長江自上游至下游水體沉積物中的多環(huán)芳烴分布含量呈現(xiàn)上升趨勢，特別是重慶段成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)長江干流與支流的水體沉積物中多環(huán)芳烴質(zhì)量比平均值高達(dá)278.1ng/g，且其污染水平表現(xiàn)也相對較高。

客觀講，三峽庫區(qū)重慶段是整個(gè)三峽水庫的重要集水流域，重慶段一旦遭受污染將直接影響整個(gè)三峽水庫水質(zhì)。根據(jù)相關(guān)研究表明，三峽水庫重慶段的建設(shè)可令長江上游河流徑流量減少，但同時(shí)它也會(huì)導(dǎo)致水體沉積物中大量多環(huán)芳烴的積累，進(jìn)而提高庫區(qū)水質(zhì)污染水平，為長江流域生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅。目前需要為重慶段中重慶主城區(qū)部分與工業(yè)園區(qū)部分設(shè)置監(jiān)測斷面，考察該流域中水體沉積物的多環(huán)芳烴空間分布特征，并對其來源進(jìn)行判斷解析，采用沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法配合沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)法對多環(huán)芳烴的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)。必要時(shí)也要建立治理多環(huán)芳烴的預(yù)警監(jiān)測技術(shù)平臺(tái)[1]。

二、三峽庫區(qū)重慶段水域沉積物多環(huán)芳烴樣品采集與預(yù)處理實(shí)驗(yàn)分析

（一）材料選取與樣品采集

此次實(shí)驗(yàn)材料所選取的是三峽水庫重慶段嘉陵江的JL01～JL03 3個(gè)點(diǎn)以及長江的CJ01～CJ06 6個(gè)點(diǎn)布置采樣斷面，并在重慶段布置入境斷面，所有9個(gè)點(diǎn)全部布設(shè)于重慶段化工園區(qū)的上游和下游位置，采樣斷面河寬為350～700m。同時(shí)在每一個(gè)斷面的順流方向設(shè)置左右兩個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的表層深度為最大10cm。在9個(gè)斷面中再設(shè)置可采集1000g沉積物樣品的抓斗式采樣器。隨后對所采集的沉積物樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。要保證樣品在12小時(shí)內(nèi)就被運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，在4℃以下的冷藏環(huán)境中保存待測。

（二）樣品預(yù)處理

樣品預(yù)處理要保證質(zhì)量控制到位，將冷藏干燥后的樣品進(jìn)行研磨過篩（0.15mm篩），過篩后再放入-20℃環(huán)境中保存。在樣品預(yù)處理階段，可準(zhǔn)確稱取30g樣品以及2g硅藻土，在充分混合均勻后再加入34mL的萃取溶液進(jìn)行萃取。萃取基本過程如下：

首先選擇萃取藥品為正己烷和二氯甲烷，加熱環(huán)境溫度為100℃，萃取壓力審定為10.35MPa，在靜態(tài)萃取環(huán)境中循環(huán)3次，保證在溶劑淋洗體積為60%的萃取池中萃取，配合氮?dú)膺M(jìn)行吹掃收集提取液體樣本，提取時(shí)間持續(xù)60s。最后提取出的樣品提取液要濃縮到5mL左右，并用乙酸乙酯與環(huán)己烷進(jìn)行定容（定容標(biāo)準(zhǔn)為10mL）。預(yù)處理后將提取液全部轉(zhuǎn)移到全自動(dòng)凝膠滲透色譜儀中進(jìn)行凈化。最后收集20～50min的洗脫液150mL，配合氮吹濃縮到0.5mL，再利乙腈置換溶劑定容到1.0mL等待下一輪實(shí)驗(yàn)測量。

（三）樣品質(zhì)量控制

在樣品質(zhì)量控制過程中，主要利用加標(biāo)回收方法進(jìn)行質(zhì)量控制，測定樣品回收率。在測定回收率過程中首先要保證回收率控制在70%～100%范圍內(nèi)，同時(shí)通過加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析多環(huán)芳烴中Nap的回收率，要將其控制在55%～60%范圍內(nèi)。

（四）結(jié)果討論

在該試驗(yàn)中主要對重慶段重點(diǎn)水域水體沉積物中的多環(huán)芳烴污染水平、分布組成、來源等等進(jìn)行分辨辨析，下文主要以試驗(yàn)中水體沉積物中的多環(huán)芳烴污染水平指標(biāo)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)該區(qū)域水體中存在Ace、BaP、BaP-eq等毒性物質(zhì)，可通過熒光效應(yīng)檢測出來，總共15種多環(huán)芳烴的變異系數(shù)CV均大于85%，這表明在三峽庫區(qū)重慶段中沉積物中多環(huán)芳烴的分布差異相當(dāng)之大。在經(jīng)過進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，重慶段水體沉積物中多環(huán)芳烴對水體的污染水平為中等水平，其中致癌單體占總量比例并不高，但它卻是多環(huán)芳烴毒性的主要貢獻(xiàn)者。總體來講，重慶段三峽水域中的多環(huán)芳烴的污染特征明顯，且其在沉積物中的質(zhì)量比略高于長江入?？凇㈤L江安慶段等地等等。這表明多環(huán)芳烴更容易揮發(fā)到水體中，伴隨水相遷移[2]。

三、三峽庫區(qū)重慶段水域沉積物多環(huán)芳烴的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

在三峽庫區(qū)重慶段水域沉積物中，多環(huán)芳烴的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)也非常重要，結(jié)合沉積物本身的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可采用北美加拿大魁北克省在2006年所頒布的沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對重慶段三峽水庫展開評價(jià)。在重慶段選擇5個(gè)區(qū)域進(jìn)行閾值評價(jià)分析，并將9個(gè)斷面的15中多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)展示出來，劃分閾值區(qū)間，例如可圍繞Nap為主研究水域水體沉積物中的多環(huán)芳烴含量。在經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)9個(gè)斷面中的多環(huán)芳烴沉積量均介于TEL與OEL之間。在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測評價(jià)過程中，可對比不同多環(huán)芳烴物質(zhì)的質(zhì)量比變化趨勢，在對比中發(fā)現(xiàn)其中JL03、CJ02兩個(gè)斷面的多環(huán)芳烴質(zhì)量比小于REL，這就表明這兩個(gè)斷面基本不會(huì)產(chǎn)生生物毒性影響[3]。

總結(jié)：

綜上所述，三峽庫區(qū)重慶段的下游沉積物中多環(huán)芳烴質(zhì)量比較高，相當(dāng)于上游質(zhì)量比的25倍以上，且其它斷面中多環(huán)芳烴的質(zhì)量比一般都小于370ng/g，下游沉積物中多環(huán)芳烴以2～3環(huán)質(zhì)量比最高，占到總量的55.20%，其余斷面的多環(huán)芳烴質(zhì)量比占到總量的25.80%～60.20%。多環(huán)芳烴對三峽庫區(qū)水體污染威脅較大，為此重慶段在未來還要進(jìn)一步加強(qiáng)針對斷面的監(jiān)測工作，優(yōu)化三峽庫區(qū)水域質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒家素，孫秀萍，鄭璇， 等.三峽庫區(qū)重慶段重點(diǎn)水域沉積物多環(huán)芳烴的污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2017，17（4）：1548-1553.

[2]劉夢琳.淮河上游多環(huán)芳烴的分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[D].河南：河南師范大學(xué)，2016.

[3]盧騰騰，林欽，柯常亮， 等.珠江口伶仃洋水域沉積物中多環(huán)芳烴及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].中國水產(chǎn)科學(xué)，2012，19（2）：336-347.

作者簡介：

蔡文良（1980-），男，博士研究生，主要從事水污染控制的研究.

*基金項(xiàng)目：重慶市教委科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目，三峽庫區(qū)消落帶多環(huán)芳烴（PAHs）污染特征研究， KJ1735448；

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院人才引進(jìn)基金項(xiàng)目，重慶市水庫水源地典型水生植物DOM分布特征及來源解析， KRC201404； 重慶市教委科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目，三峽庫區(qū)消落帶水環(huán)境溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）光譜特征及其來源解析， KJQN201803801）