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持久性有机物(POPs)具有含量低、毒性大、难降解、生物富集放大和远距离传输等特点。随着研究的不断深入,人们越来越了解POPs可能对人类和生态环境造成巨大危害。江苏近海海域海洋生态系统较敏感,南边毗邻我国最大的经济中心上海,开展该地区沉积物环境和生物相中的POPs浓度调查工作,可以为研究区域相关环保政策的制定提供相应的理论资料和数据,具有深远的意义。太湖流域是中国人口最密集的区域,同时也是经济最发达的地区之一。对该地区沉积物中PAHs和PCBs的系统调查有利于科学评价社会经济发展过程中人类活动对自然环境的影响。
本研究以PAHs、OCPs、PCBs和PBDEs为调查对象,重点测定了这几种POPs在江苏近海表层沉积物、水生生物体以及太湖表层沉积物中的分布特征,并对POPs可能的来源及生态风险进行了初步评价。同时,还利用稳定N同位素确定生物的营养级,初步探讨营养级对生物体中POPs含量的影响,并通过生物-沉积物富集因子(BSAF)对POPs的富集机理进行了初步研究。
本论文围绕以上研究内容,主要开展了以下几个方面的工作:
(1)PAHs、OCPs、PCBs和PBDEs在江苏近海表层沉积物中的浓度范围分别为2.13~87.4 ng/g干重、0.0884~23.6 ng/g干重、0.246~1.50ng/g干重、0.259~3.99ng/g干重。源解析结果表明,江苏近海表层沉积物中的PAHs具备石油和燃烧混合来源特征;部分采样点有新的DDTs输入,可能是DDTs的生产和使用未受到有效控制,也有可能是三氯杀螨醇农药的使用造成的;PCBs则呈现三氯联苯和五氯联苯的混合污染特征;PBDEs主要来自邻近地区五溴联苯醚和十溴联苯醚工业品的使用。生态风险评价结果表明江苏表层沉积物中的POPs尚未对周围环境造成不利影响。
(2)江苏近海鱼类体内PAHs,OCPs,PCBs和PBDEs的浓度范围分别为993~9.13×103ng/g脂肪,880~1.01×104ng/g脂肪,91.3~702 ng/g脂肪和5.42~125ng/g脂肪;虾类体内PAHs,OCPs,PCBs和PBDEs的浓度分别为3.60×103ng/g脂肪,1.43×103ng/g脂肪,186 ng/g脂肪和17.8 ng/g脂肪;蟹类体内PAHs,OCPs,PCBs和PBDEs的浓度范围分别为4.04×103~2.40×104 ng/g脂肪,622~5.41×103ng/g脂肪,19.4~256 ng/g脂肪和5.62~40.1 ng/g脂肪;紫菜体内PAHs,OCPs,PCBs和PBDEs的浓度范围分别为1.88×104~8.77×104 ng/g脂肪;2.19×103~3.59×104ng/g脂肪,288~2.70×103ng/g脂肪和28.0~1.21×103ng/g脂肪;海带体内PAHs,OCPs,PCBs和PBDEs的浓度范围分别为1.75×104~4.53×104 ng/g脂肪,2.10×103~1.49×104ng/g脂肪,364~1.73×103ng/g脂肪和75.6~150 ng/g脂肪。与国内外现有数据相比,江苏近海地区水生生物中POPs含量相对较低。
(3)健康风险评价结果表明,江苏近海水生生物体内POPs的平均浓度均没有超过相关标准。江苏省城镇居民和农村人口通过食用海产品摄入的PAHs、DDTs、HCHs、PCBs和PBDEs的最高水平分别为4.29、2.49、0.51、0.29、0.11 ng/kg体重/天以及2.75、1.15、0.33、0.19和0.06ng/kg体重/天。DDTs和HCHs的摄入水平远低于世界卫生组织和食品农业组织提出了每日可接受摄入量(ADIs)标准。根据EPA建立以风险为基础的评价致癌可能性的复合暴露效应的方法,计算了具有十万分之一致癌风险的江苏省海产品消费建议值。结果显示食用梅童、鮸鱼、银鲳和贡氏红娘鱼的健康风险比研究的其它海产品要高。
(4)较高的BSAFs值说明∑PAHs、∑OCPs、∑ PCBs和∑PBDEs(BDE209除外)在江苏近海水生生物体内具有较高的生物富集能力。∑OCPs、BDE47的浓度与营养级显著正相关,显示了一定的生物放大能力,而BDE209则呈现显著负相关关系。其他POPs在营养级上的传输行为有待进一步研究。
(5)太湖表层沉积物中的PAHs和PCBs的浓度范围分别为90.6~1.04×103ng/g干重和1.35~13.8 ng/g干重。源解析结果表明燃烧来源是太湖表层沉积物中PAHs的主要来源,且太湖表层沉积物中PCBs的同系物组成呈现Aroclor1242和Aroclor1254的混合来源特征。生态风险评价结果表明太湖沉积物中的PAHs和PCBs尚未对周围环境造成不利影响。