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EDCs(Endocrine Disrupting Chemicals)也称外因性内分泌干扰物质,它通过直接或间接的方式在生物体内蓄积、富集,并产生类似内激素的作用,干扰机体内分泌系统,引起人类等多种生物的神经系统失调、内分泌紊乱、免疫能力下降和生殖失常,影响生物的生存和繁衍。20世纪90年代以来,EDCs物质的内分泌干扰效应及对人类的危害引起了学术界和有关国际组织的极大关注,EDCs污染迅速成为国际研究的新热点。
北江是珠江第二大水系,也是流域内百万多人口的重要饮用水源地之一。重金属和多环芳烃是北江流域典型的EDCs污染物。随着工农业的发展环境中EDCs污染物的累积量日益增加,环境风险也在逐步累积。区域水环境风险评价是环境管理中重要的组成部分,为区域环境管理的科学决策提供依据。本论文以北江流域为例,通过对EDCs污染物分布特征及其水生生态风险和流域居民健康风险的研究,得到以下主要结论:
⑴沉积物重金属生态风险。重金属是北江流域典型污染物之一,沉积物中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr的均值分别为59.72、111.29、218.93、15.52、5.70、5.70mg/kg,Hg为0.32ug/kg。EDCs类重金属Pb、Cd、Hg之间普遍具有显著相关性。地积累指数法评价结果表明,EDCs类重金属污染物Hg在各采样点均属于无污染,Pb和Cd在部分站点达到轻度到中等污染,Cd有1个站点属极严重污染(S5);Hakanson潜在生态危害指数法研究表明,北江流域沉积物重金属Cd对生态系统具有很强的危害。
⑵PAHs污染特征及其生态风险初步评估。北江流域沉积物PAHs污染物特征分析表明,16种优控PAHs的检出率达100%,总量范围在44-8921ng/g,潜在致癌类多环芳烃c∑PAHs总含量范围为2~4159ng/g,平均含量为587±1210ng/g。特征指数分析和多元统计分析表明北江流域水体沉积物PAHs主要来源于燃料的高温不完全燃烧和石油类污染。PAHs污染物潜在生态危害分析表明,测站S5可能对生物产生负面效应,其余测站对生物有害效应都小于10%。PAHs总毒性当量(TEQcarc)浓度范围为0.002ng/g(S7)~968.977ng/g(S5),平均值为137.32±281.57ng/g,最大毒性当量浓度发生在S5站点,说明该站点PAHs污染物潜在风险最大。
⑶PAHs水生生态风险。利用蒙特卡洛法结合商值法构造PAHs水生生态风险评价模型,分析各PAH暴露浓度和水生生物群落的毒性参考值的暴露—剂量,从而定量确定北江流域PAHs污染物的水生生态风险概率。该模型在评价水生生态风险评价中得到了较好的应用。PAHs水生生态风险分析表明,北江流域沉积物中PAHs风险水平较低。但荧蒽、芘和苯并[a]有近20%的累计概率条件下商值大于1。7种多环芳烃污染类污染物对水生生物的环境风险从大到小依次是:荧蒽>芘>苯并[a]蒽>屈>苯并[a]芘>菲>二苯并[a,h]蒽。
⑷EDCs污染物的居民健康风险。用风险评价四阶段法,以多介质环境数学模型为基础,定量分析环境介质中的污染物迁移转化暴露于人体的过程,并结合北江流域居民膳食结构和人体生理特性,定量分析居民的污染物暴露量及由此导致的健康风险。研究结果表明此方法能有效地定量居民污染物暴露量,并分析不同环境介质、暴露介质及暴露途径的风险贡献率。研究表明,北江流域居民健康在当前污染物暴露水平下,幼年男性、幼年女性、成年男性和成年女性PAHs日均暴露量分别为5.54×10-4、5.17×10-4、4.00×10-4、3.82×10-4(mg/kg/d),其中膳食暴露是最重要的暴露途径,幼年男性所占比例最高,占总暴露量的55.59%,幼年女性、成年男性和成年女性的比率分别为52.457%、38.61%和35.69%;居民人体健康风险度评定结果表明男性风险度大于女性,男性和女性健康风险累计最大值分别为2.448×10-6/a和1.08×10-6/a。研究表明多环芳烃类EDCs污染物对人体健康风险已经达到警戒水平,且风险水平具有进一步增加的趋势。具有致癌作用的重金属EDCs类污染物镉通过水体途径对北江流域居民健康风险最大。在95%概率分布条件下,重金属Cd累计概率健康风险达7.71×10-6/a;非致癌类EDCs污染物Hg和Pb的最大健康风险分别为3.98×10-9/a,1.05×10-10/a。这表明北江流域水体中Hg和Pb对人体健康危害的风险较低。