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持久性有机污染物(Persistent organic pollutants,POPs)是目前环境科学领域备受关注的化学污染物。由于其具有持久性、脂溶性、易于生物积累和长距离迁移等特点,严重威胁了生态环境和全球生物健康,因而成为全球性环境科学工程研究领域中急需治理的“第三代污染物”。
长江江豚(Neophocaena phocaenoides asiaeorientalis)是世界稀有的小型齿鲸,被IUCN列入“濒危级”鲸类地理种群名录,具有非常重要的研究和保护价值。由于长江江豚是长江水生食物链的顶级消费者,同时其体内含有丰厚的脂肪,极易通过食物链的传递在体内积累更高浓度的POPs,使自身的生命机能受到影响。因而开展长江江豚体内POPs的分布和积累规律研究不仅为了解长江江豚的健康状况提供重要的信息,同时也是保护这一珍稀物种必须关注的问题。
本文选择POPs范畴中的多氯联苯(PCBs)、滴滴涕(DDT)和六氯环己烷(HCH)为主要目标化合物,对长江江豚体内POPs浓度水平和积累规律进行了研究。为了追溯长江江豚体内积累的POPs在环境中的分布和来源,本研究进一步对长江江豚重要栖息地-湖北石首天鹅洲白鱀豚国家级自然保护区和洞庭湖环境中POPs的污染水平和分布特征进行了分析和探讨。与此同时,本研究还对长江江豚栖息地中水体、底泥以及食物鱼体内分布的POPs进行了初步评价,为长江江豚种群的保护提供参考依据。本文主要研究结果如下:
1)首先,本文分析了所收集的22头长江江豚体内PCBs、DDT、HCH三类有机污染物的浓度水平及其在各组织中的分布特征。结果显示长江江豚体内积累的POPs以DDT为主。长江江豚组织中DDT的最高浓度高达25.77μg/g脂肪重,分别是PCBs和HCH最高浓度的15和25倍左右。另外,本文对长江江豚体内POPs的积累规律进行了分析。其中,通过对两对长江江豚母子的分析,发现胎盘转移途径是POPs从母豚传递至子豚的重要途径之一,同时推测哺乳行为也可能是POPs在长江江豚母子间传递的重要途径。
2)通过对天鹅洲白鱀豚国家级自然保护区内POPs浓度水平和分布特征的分析指出,PCBs是该保护区水体、底泥和鱼体中分布的主要POPs类型。化学成分分析显示,保护区目前仍然面临DDT和HCH的污染,因此推测长期的积累效应是导致底泥和鱼体内DDT和HCH的重要来源。本研究指出控制污染物的排入、促进保护区与长江水体之间的交流是增强保护区水生生态环境保护的重要措施之一。
3)通过对洞庭湖POPs浓度水平和分布特征的分析发现,洞庭湖水体、底泥和鱼体中分布的POPs同样以PCBs为主。为了寻找湖区POPs的主要来源,本研究对湖区众多排污口附近水域和湖中央开阔水域POPs的浓度水平进行了比较。结果显示2005和2006年度所采集排污口附近水体中分布的PCBs(Npar,p<0.05)浓度要显著高于开阔水域中相应浓度,分析认为湖区周边工业废水可能是洞庭湖水体中PCBs污染的重要来源。另外,研究发现农场附近水域的底泥对DDT和HCH具有较强的吸附和积累效应,表明该处农药污染相对严重。
4)通过对长江江豚食物链中POPs的生物放大效应分析发现,天鹅洲白鱀豚国家级自然保护区和洞庭湖中POPs的食物链传递效应十分显著。其中,DDT在长江江豚食物链中的生物放大和生物浓缩效应最为显著,生物放大系数可高达106,DDT的生物放大效应要分别强于PCBs和HCH。推测食物链传递可能是导致长江江豚体内DDT大量富集的主要途径。比较而言,洞庭湖长江江豚食物链中DDT的生物放大效应要明显强于天鹅洲保护区。
5)最后,通过环境评价和综合分析认为,虽然天鹅洲保护区部分水域的水体和底泥中的POPs污染可能会对保护区江豚产生长期影响,但是相比洞庭湖更为适合长江江豚种群的栖息和繁衍。洞庭湖多数水体和底泥样品中的PCBs和DDT已经超出相应的毒性阂值,将不利于长江江豚种群的栖息和繁衍,提示该水域江豚可能面临严重的POPs污染风险。