安徽西巢湖沉積物中多環(huán)芳烴變化特征

摘 要：本文研究了安徽西巢湖沉積物中多環(huán)芳烴（PAHs）垂直分布情況，并對其來源和生態(tài)風(fēng)險進行了初步評估。結(jié)果表明，沉積物中總PAHs的變化范圍為123-858ng/g，其中主要成分為萘和苯并[a]蒽。近百年來，在20世紀50年代前后，沉積物中PAHs以及各主要組分出現(xiàn)明顯變化。20世紀50年代以前，總PAHs和各組分變化相對穩(wěn)定，并以低分子量PAHs組成為主，20世紀50年代后，高分子量PAHs開始出現(xiàn)并呈現(xiàn)波動上升，尤其是20世紀90年代以來，總PAHs及各組分都出現(xiàn)明顯增加，至表層達到峰值，表明湖泊流域除了受人類低溫燃燒排放影響外，近年來受工業(yè)和機動車尾氣等高溫燃燒釋放的PAHs影響也明增加。但通過風(fēng)險評估表明，西巢湖中PAHs不會造成生態(tài)風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：西巢湖;多環(huán)芳烴;垂直變化;風(fēng)險評估

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.152

分子中含有兩個或多個苯環(huán)的碳氫化合物稱之為多環(huán)芳烴（PAHs），而多環(huán)芳烴又可以分為稠環(huán)型多環(huán)芳烴以及非稠環(huán)多環(huán)芳烴，總計約有超過150種的多環(huán)芳烴存在于自然界中。如萘、菲、蒽等稠環(huán)型多環(huán)芳烴是指兩個相鄰的苯環(huán)會共享兩個碳原子。而如二聯(lián)苯和三聯(lián)苯等的非稠環(huán)的多環(huán)芳烴是指相鄰的兩個苯環(huán)只共用一個碳原子，多環(huán)芳烴在環(huán)境中的含量很低，但多環(huán)芳烴是一種典型的持久性有機污染物，具有三種效應(yīng)（致畸性、致癌性和誘變性），多環(huán)芳烴在自然環(huán)境中很難降解，美國環(huán)境保護署所列所產(chǎn)生的污染物清單中含有16種多環(huán)芳烴[4]。

巢湖位于合肥市南端，且巢湖被合肥、巢湖（現(xiàn)已屬于合肥）、肥西、肥東、廬江三縣二市環(huán)繞，巢湖作為中國五大淡水湖之一，地處東經(jīng)117°17′～117°50′、北緯30°42′～32°25′，忠廟和湖中姥山島作為分界線將巢湖分為東半湖和西半湖兩大湖區(qū)，本文將對西巢湖沉積物進行研究。

本研究對西巢湖沉積物中的多環(huán)芳烴含量進行了測定，并對其來源、組成特征及對生態(tài)風(fēng)險的影響進行了分析和評估，以便對西巢湖PAHs的污染歷史及可能的來源進行了解，目的為巢湖湖水水體污染控制和制定相應(yīng)的對策提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

通過全球定位系統(tǒng)確定沉積柱的精確位置并利用一種活塞式柱狀沉積物采樣器對本研究中所需要的樣品進行采集，樣品采集時間為2015年的十一月份。在巢湖西半湖具體位置（E117°22.35′/N31°38.70′）處，進行了對一根24cm長度沉積柱的采集。對所采集的沉積柱在現(xiàn)場按1cm切片的方法進行收集并將樣品包裹在錫箔紙中并封裝進密封袋中，所采集的所有樣品用冰袋低溫輔助保存，采樣結(jié)束后立即送回實驗室并置于冰箱中在-20℃條件下儲存。

1.2 多環(huán)芳烴的測定

沉積物樣品經(jīng)過冷凍干燥機的干燥之后，經(jīng)過研磨后過100目的篩子。最后處理好的樣品立即置于-20℃下儲存。研磨后的樣品經(jīng)過溶劑萃取、濃縮、層析柱凈化、濃縮、定容后氣相色譜-質(zhì)譜分析（Agilent 7890A-6975C）。樣品處理前加入回收率指示物，進樣前加入內(nèi)標(biāo)確保整個實驗過程的準確性和精確性。

2 結(jié)果與討論

2.1 西巢湖多環(huán)芳烴垂直分布

西巢湖，底泥沉積物多環(huán)芳烴垂直分布如下圖1所示，16種美國EPA優(yōu)控的PAHs在西巢湖沉積物中均有被檢測出來，PAHs總量（TPAHs）范圍為123～858ng/g，平均濃度為292.6ng/g。

從圖中整體可以發(fā)現(xiàn)，最底層樣品中TPAHs濃度最低，而在5cm處達到峰值，而后呈現(xiàn)快速降低。西巢湖沉積柱沉積物中PAHs的垂直變化從下往上基本大致可以分為四個階段，即：（1）沉積物中PAHs含量比較穩(wěn)定的一個階段（-20～-24cm），此階段TPAHs平均濃度為138.8ng/g，多環(huán)芳烴濃度幾乎沒有明顯得變化，反映了西巢湖未被污染之前的基本狀況。（2）沉積物中PAHs比較緩慢增長的階段（-10～-20cm），此階段TPAHs平均濃度為172.9ng/g，平均增長速率為10.9ng/g/cm，反映了該期間西巢湖逐步接納各類污水，水體開始受到了污染;三是沉積物中TPAHs含量飛速增加的階段（-5～-10cm），此階段TPAHs平均濃度為351.9ng/g，平均增長速率為137.4ng/g/cm，反映了西巢湖受到了大量工業(yè)廢水污染影響;四是沉積物中TPAHs含量急劇下降的階段（表層-5cm）此階段TPAHs平均濃度為797.6ng/g，平均降低速率為76.4nng/g/cm。先前的研究表明，巢湖的沉積物速率約為0.25cm/yr[5]。

2.2 西巢湖沉積物風(fēng)險評估

采用了常用的生物效應(yīng)值評價對沉積柱的多環(huán)芳烴含量進行評估。當(dāng)濃度ERL且ERM時，則說明該地區(qū)多環(huán)芳烴有可能會導(dǎo)致對該地區(qū)產(chǎn)生嚴重的生態(tài)風(fēng)險。對西巢湖的風(fēng)險評估的結(jié)果顯示，在西巢湖的沉積柱中，多環(huán)芳烴單體及其總量濃度均小于ERM，說明西巢湖沉積物中的PAHs并沒有對西巢湖有產(chǎn)生嚴重生態(tài)危害的可能性（表1）[6]。

3 結(jié)論

西巢湖沉積物中16種PAHs總量（TPAHs）范圍為123～858ng/g，都呈現(xiàn)出平穩(wěn)到緩慢增長，然后到急速增長，并最后不斷下降的變化規(guī)律。從多環(huán)芳烴組成特征來看，西巢湖的多環(huán)芳烴的來源主要是巢湖周邊燃燒源。但西巢湖中的PAHs不會造成生態(tài)風(fēng)險。

參考文獻：

[1]丁佳棟.巢湖流域多環(huán)芳烴和有機氯農(nóng)藥生物富集初步研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]任琛.巢湖流域多環(huán)芳烴的分布、來源與生態(tài)風(fēng)險評價[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2015.

[3]吳啟航.珠江廣州段高污染沉積物中多環(huán)芳烴和有機氯農(nóng)藥賦存狀態(tài)初步研究[D].中國科學(xué)院廣州地化所，碩士論文.

[4]閻伍玖，王心源.巢湖流域非點源污染初步研究[J].地理科學(xué)，1998，18（03）：263-267.

[5]劉恩峰，薛濱，羊向東，吳艷宏，夏威嵐.基于（210）Pb與（137）Cs分布的近代沉積物定年法-以巢湖、太白湖為例[J].海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì)，2009，4（06）：89-94.

[6]沈貝貝，吳敬祿，趙中華等.近百年來新疆博斯騰湖多環(huán)芳烴的組成及變化特征[J].環(huán)境科學(xué)，2016（02）：507-512.

作者簡介：張東雷（1994-），男，湖南長沙人，碩士研究生，研究方向：水污染控制工程。