安寧河沉積剖面中Pahs 的分布特征及風險評價

王 鈺 蒙金偉

(成都理工大學地球科學學院,四川 成都 610059)

多環芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一類由多個苯環組成的有機化合物,因其在環境中的廣泛存在而引起越來越多的關注[1,2]。Pahs 主要來源于有機物的不完全燃燒,如煤炭、石油燃燒等[3,4],是一種具有三致性（致癌、致畸、致突變）的有機毒害物質[5,6]。Pahs 通過城市生活污水、工業廢水的排放以及受污染的大氣顆粒物的干濕沉降方式進入河流,使河流水受到不同程度的污染[7]。安寧河地貌以水流沖擊形成的河谷平原、兩側的中山和高山為主[8],其中安寧河平原是四川的第二大糧倉[9],因此,安寧河水環境污染問題變得極其重要,本文對安寧河沉積物布點采樣,研究安寧河流域沉積物中PAHs 的分布特點及生態風險,結果對于安寧河流域生態環境保護具有很大參考意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本次總共采集了5 個沉積剖面,共69 個樣品(圖1)。采用分層采樣法,由河漫灘向下挖一條垂直剖面,表層每2cm 采取一個樣品,自20cm 處,每5cm 采集一個樣品,采集到深度為50cm 停止。每件樣品采集1kg 放入棕色不透光樣品袋保存,按照自上而下的順序編號。采集完畢后低溫避光保存。

圖1 安寧河水系沉積物樣品采集分布圖

1.2 樣品的處理與測定

樣品前處理：將采取的樣品置于通風處脫水風干,除去葉片等異物,研磨過100 目篩后稱取5.00 g,加入正己烷與二氯甲烷混合溶劑（體積比為1：1）100ml,索氏提取24 h 后,將萃取液通過硅膠/氧化鋁層析柱,并依次用15 ml 正己烷淋洗,再用20 ml 二氯甲烷與正己烷(體積比為1:1) 的混合液洗脫,將洗脫液旋轉蒸發濃縮后定容至1 ml,密封保存于冰箱(-4 ℃)待上機分析。

樣品測定：使用安捷倫7890A-5975C 氣相色譜質譜儀進行測定,PAHs 檢測升溫程序為：80 ℃保持2min,以20 ℃/min 升至180 ℃,保持5 min,再以10 ℃/min 升至290 ℃,保持5min。

質量控制與保證：實驗過程中,玻璃容器分別依次通過超純水、丙酮、二氯甲烷洗滌(每種溶液洗3 次),烘干后使用；pahs 相關性均大于0.995,符合實驗分析要求。

2 結果與分析

2.1 不同河段沉積剖面有機物分布特征

2.1.1 惠安鄉沉積剖面

惠安鄉沉積剖面上,Fluoranthene和Pyrene 這兩種物質在縱向上變化情況大致相同,均在深為10 cm 處出現峰值。Naphthalenamine 向地下含量不斷增加,在深為8 cm 處出現峰值,然后緩慢下降。Phthalate 在整個剖面上變化平緩。見圖2。

圖2 冕寧縣惠安鄉沉積剖面（ANP1）有機污染物分布圖

2.1.2 牦牛坪沉積剖面

牦牛坪沉積剖面上,Fluoranthene在12 cm 處出現峰值,其余位置含量基 本 一 樣。 Naphthalene、Pyrene、Naphthalenamine、phthalate 和Docosena mide 在剖面上一直出現波動變化,受外界影響因素較大（圖3）。

圖3 冕寧縣牦牛坪沉積剖面（ANP2）有機污染物分布圖

2.1.3 禮州鎮剖面

由圖4 可知,Naphthalene 的含量在剖面上波動情況大,分別在12 cm、25 cm 和50 cm 處出現峰值。除Naphthalenamine 的含量在12 cm 處出現異常的低值外,其余深度含量變化不大。Phthalate 和Docosenamide 在整個剖面上含量變化不大。

圖4 西昌市禮州鎮剖面（ANP3）有機污染物分布圖

2.1.4 西昌市黃水鄉剖面

從圖5 可看出,Naphthalene 的含量在剖面20 cm 出現峰值,其余深度上含量基本不變。Naphthalenamine 和phthalate 的含量在剖面上變化幾乎相同,分別在10 cm和20 cm 處出現峰值。Docosenamide 的含量在剖面上在10 cm、20 cm 和45 cm 處出現峰值。各組分波動較大,受外界影響顯著。

圖5 西昌市黃水鄉剖面（ANP4）有機污染物分布圖

2.1.5 德昌縣小高鄉剖面

德昌縣小高鄉剖面上,Naphthalene 的含量在10 到20 cm 處很高,Naphthalenamine 的含量在20 cm 處出現低值,其余位置含量基本不變。phthalate 和Docosenamide的含量在整個剖面上變化不大。見圖6。

圖6 德昌縣小高鄉剖面（ANP5）有機污染物分布圖

2.2 初步判斷安寧河沉積物剖面pahs 來源

2.2.1 相關性分析

沉積剖面中有機污染物的組合關系可以在一定程度上可以反映出污染物的來源。為了了解安寧河沉積剖面中有機污染物之間的相互關系,對樣品中的有機物進行了相關性分析,分析結果見表1。

表1 相關性分析

Fluoranthene 與Pyrene 在0.01 水平（雙側）上存在顯著正相關性,Pearson 值高達0.997。這兩種物質具有同源性,推測主要來源于燃料燃燒。Phthalate、Docosenamide與Naphthalenamine 在0.01 水平（雙側）上存在中度正相關性,Pearson 值分別為0.698 和0.571。說明這3 種物質可能具有相似的來源。

2.2.2 組分特征分析

多環芳烴按照環數可以分為低分子量多環芳烴（2～3環）和高分子量多環芳烴（4～6 環）兩類。通常認為,低分子量（LMW）主要來源于石油泄漏污染[10],高分子量（HMW）則主要來源于石油、煤炭和生物質等有機物不完全燃燒。當LMW/HMW＞1 時,則認為石油是PAHs 有機污染物的主要來源,當LMW/HMW＜1 時,則認為PAHs 有機污染物主要來源是燃燒源[11]。安寧河水系沉積物中,主要為低分子量多環芳烴,且LMW/HMW＞1,推測其主要來源為石油源。

2.3 PAHS 生態風險評價

目前,我國尚未頒布多環芳烴沉積物污染的質量標準,因此本研究采用加拿大魁北克省2006 年頒布的沉積物質量標準以評估安河流域沉積物中多環芳烴的污染程度,該標準包括5 個臨界值：生物毒性影響的罕見效應濃度值(REL)、臨界效應濃度值(TEL)、偶然效應濃度值(OEL)、可能效應濃度值(PEL) 和頻繁效應濃度值(FEL),這5 個閾值的劃分可作為修復、疏浚、控制污染排放等環境管理執行對策的參考標準,表2 為3 種PAHs 的5 個閾值[12]。

表2 安寧河水系PAHs 質量評價標準

采用加拿大沉積物質量標準對安寧河水系沉積物中PAHs 的污染程度進行評價,發現在這5 個剖面上這3 種物質的最大含量均為超過REL 值。因此安寧河水系沉積物中的PAHs 的污染情況幾乎不會對生物造成影響。

3 結論

本文采用索氏提取法和氣相色譜-質譜方法對安寧河沉積物剖面中的16 種多環芳烴進行處理測定。通過相關性分析等統計方法對有機污染物的組成及其在各剖面的分布規律進行分析。采用加拿大沉積物質量標準對安寧河水系沉積物中PAHs 的污染程度進行評價。通過研究,得出結論：

3.1 Naphthalenamine、phthalate 和Docosenamide 這3種物質在整個安寧河水系中相對含量不大。其主要來源于人類活動。整體推斷這3 種物質均為達到環境污染的程度。

3.2 在安寧河沉積剖面的樣品中一共檢出3 種多環芳烴有機污染物（PAHs）,以低分子量為主要組分。PAHs含量在垂向上整體呈現出低-高-低的模式。

3.3 安寧河沉積物PAHs 污染主要來源于原油和石油制品泄漏；按照沉積物質量標準方法,沉積物中多環芳烴單體含量不超過臨界效應濃度,仍處于無公害階段。