基于逸度方法的辽东湾海水-沉积物中多环芳烃扩散行为

为研究辽东湾PAHs（多环芳烃）在海水-沉积物之间的扩散行为,于2014年5月对辽东湾14个采样点海水和沉积物中的16种PAHs进行了调查研究,并采用逸度方法、变异系数、响应系数等统计和计算方法对研究结果进行分析.结果表明:辽东湾海水中ρ（∑PAHs）和沉积物中w（PAHs）的平均变异系数分别为0.25和0.39,属于中等变异,高分子量PAHs的变异系数高于低分子量PAHs;利用ff（逸度分数）评估PAHs在海水-沉积物间的扩散行为,Nap（萘）、Acp（苊）和Fl（芴）表现出从沉积物向海水释放,沉积物是二次释放源;Ace（二氢苊）、Phe（菲）、An（蒽）、Flu（荧蒽）、Pyr（芘）、BaA（苯并[a]蒽）、Chr（?）在海水-沉积物之间接近平衡状态,5环和6环PAHs则表现出从海水向沉积物沉降富集,沉积物是汇;有机碳和碳黑是影响PAHs在沉积物和海水之间扩散的重要参数.研究显示,7种潜在致癌PAHs[BaA、Chr、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）、BaP（苯并[a]芘）、InP（茚并[1,2,3-cd]芘）和DbA（二苯并[a,h]蒽）]海水-沉积物之间的扩散行为可能受到陆源排污和海上石油开发活动的影响.      

基于逸度方法评价巢湖流域PAHs在水体-沉积物间扩散过程

沉积物是污染物的一个重要汇区,同时亦可作为二次污染源释放污染物,因此,研究污染物在沉积物-水体界面的扩散过程对认识污染物的环境归趋及其迁移扩散具有重要意义.先前的研究结果表明,巢湖流域沉积物中高浓度多环芳烃(PAHs)来源于历史上工业废水排放,并且整个流域呈显著的空间差异性,但上层水体中PAHs浓度较为均匀.因此,有理由假设这些污染物在巢湖流域水体-沉积物间扩散交换呈明显的空间差异:即受工业废水污染的沉积物可能成为水体中PAHs的二次污染源,而其它区域沉积物则可能是这些污染物的重要汇.然而对于这些问题的研究目前仍然处于空白.本研究利用49个采样点的数据,通过逸度扩散模型,分别计算水体和沉积物中17种PAHs的逸度(f),并进一步计算它们的逸度分数(ff)值,依此全面认识这些污染物在水体-沉积物间的扩散趋势.结果显示,PAHs的ff值随环数增大而减小,即环数越高的PAHs越倾向于从水体向沉积物扩散.其中,低环(2~3环)PAHs和五环苝(Per)的ff均值都大于0.9,表示其从沉积物向上层水体扩散.多数采样点中、高环(4~6环)PAHs的ff值介于0.1~0.9,表示处于交换平衡,但受工业影响区域则呈现从沉积物向水体扩散的趋势.以Per和苯并[g,h,j]苝(BghiP)为例深入讨论了两种不同来源PAHs在巢湖流域水体-沉积物间扩散的差异性.对于Per而言,ff值空间差异较小,其普遍从沉积物向水体释放,说明沉积物-水体间扩散过程是上层水体中自然来源Per的重要来源.对于BghiP而言,ff值存在明显的空间差异性,受工业污染严重的地区,PAHs更易于从沉积物向水体扩散,而其它区域,BghiP则普遍处于平衡态甚至从水体向沉积物汇集.碳黑能促使PAHs向沉积物扩散,对PAHs的扩散有重要影响,且对高环(5~6环)PAHs扩散的影响更明显.当沉积物中碳黑含量为有机碳含量10%时,巢湖流域一半以上区域的PAHs扩散方向发生了改变.     

象山港河纯养殖区沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河纯网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,P04-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物--海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算.研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主.养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmoL/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L.养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标.N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmoL/(m2·d)降低到7月份27.87 μmoL/(m2·d).海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著.     

春季大亚湾海域沉积物-海水界面营养盐的交换速率

2007年4月应用实验室培养法研究了大亚湾海域沉积物-海水界面营养盐的交换速率(ν)和交换通量(F),并与间隙水分子扩散模型计算结果进行了对比。结果表明,νDIN变化范围为304.21~441.92μmol/m2.d,平均为368.05μmol/m2.d,νPO4-P变化范围为27.08~110.21μmol/m2.d,平均为48.64μmol/m2.d,νSiO3-Si变化范围为1878.10~6024.40μmol/m2.d,平均为3653.84μmol/m2.d。与间隙水分子扩散模型计算结果相比较,两者之间存在数量级的差异。产生差异的原因在于,间隙水分子扩散模型在浅水海湾中应用时没有考虑到沉积物底栖生物活动以及风浪扰动等因素的影响。大亚湾海域春季FDIN/SE为2.03×107mol,FPO4-Pi/SE为2.68×106mol,FSiO3-Si/SE为2.02×108mol,为维持大亚湾春季的初级生产力,沉积物交换过程可提供约10%的DIN、21%的PO4-P和98%的SiO3-Si。     

全氟烷基物质在胶州湾海水、沉积物及生物中污染特征

为探明胶州湾全氟烷基物质(perfluorinated alkyl substances,PFASs)的污染水平及特征,本研究于2018年4月在胶州湾近岸海域采集了海水、沉积物及菲律宾蛤仔样品,采用高效液相色谱-串联质谱法测定35种PFASs的含量.结果表明,海水中检出12种PFASs,PFASs总质量浓度(ΣPFASs)范围为21. 1～38. 0 ng·L-1,沉积物中检出10种PFASs,ΣPFASs含量(以干重计)范围为0. 459～1. 20μg·kg-1,菲律宾蛤仔中检出19种PFASs,ΣPFASs含量(以干重计)范围为15. 5～27. 5μg·kg-1;与国内外报道的其他地区相比,胶州湾ΣPFASs污染处于中等或偏高水平.全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)是胶州湾PFASs的首要污染因子,6∶2全氟辛烷二磷酸酯(6∶2 fluorotelomer phosphate diester,6∶2 di PAP)是海水及沉积物中检出的主要前驱物,全氟辛烷磺酰胺(perfluorooctanesulfonamide,PFOSA)是菲律宾蛤仔中检出的主要前驱物.此外,PFASs的沉积物-海水分配系数(Kd)、有机碳归一化分配系数(KOC)及生物累积因子(bioaccumulation factors,BAF)随碳链的增加而增加,而生物-沉积物累积因子(bioaccumulation factors between organism and sediment,BSAF)随碳链(C8～C13)的增加呈现下降趋势.     

芜湖市沉积物-水体PAHs扩散行为研究

为研究芜湖市不同功能区景观水体多环芳烃（PAHs）在沉积相-水相之间的扩散行为,于2017年2月选择芜湖市25处景观水体采集沉积物和水样品,对美国环保署（EPA）列为优先控制污染物的16种PAHs进行检测,运用逸度方法、响应系数进行分析.分别考虑有机碳（OC）、BC_CTO（化学热氧化法测定的黑碳）和BC_Cr（湿化学氧化法测定的黑碳）在不同浓度（实测值、最低值、平均值、最大值）情况下对PAHs在沉积相-水相间扩散的影响.结果表明,中低环（2~4环）PAHs表现出向水相扩散,沉积物作为PAHs的二次污染源,高环（5~6环）PAHs表现出向沉积相扩散,沉积物作为PAHs的汇;随着OC和黑碳（BC）含量的增加,PAHs倾向于向沉积相扩散,且倾向程度是BC_Cr > BC_CTO > OC,表明BC在PAHs的沉积物-水扩散过程中起重要的作用.响应系数结果表明中低环PAHs的逸度分数（ff）对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较弱,高环PAHs的ff对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较强,且敏感度强弱依次是BC_Cr > BC_CTO > OC.沉积相-水体的扩散过程研究揭示了PAHs在水环境中迁移扩散的重要机理,可为环境污染的科学治理提供依据.     

东海沉积物-海水界面营养盐交换通量的初步研究

用实验室模拟法研究了2002年4月30日～5月17日和2002年8月26日～9月10日东海两个航次硅、磷、氮营养盐12个站位沉积物-海水界面上的交换通量,采用连续函数拟合的方法计算了营养盐界面交换速率.结果表明,春、夏季SiO3-Si在东海沉积物-海水界面上均表现为由沉积物向水体的转移,平均交换速率为4 12 mmol/m2·d.PO4-P、NH4-N、NO2-N和NO3-N则随站位的不同有一定的差异,平均交换速率分别为-0.01、0.48、-0.02和-0.07 mmol/m2·d.平均两个航次的结果,SiO3-Si、PO4-P、溶解无机氮(DIN)在东海沉积物-海水界面上的交换通量分别为3 18×1012、-7 37×109和2.95×1011mmol/d,可提供维持东海初级生产力SiO3-Si的55%、DIN的5.1%.     

陆架浅海沉积物-海水界面溶质通量的计算方法及其应用

陆架浅海沉积物—海水界面上的溶解态生源物质通量的准确估算是海洋生态系统动力学研究中的关键性问题之一。由于底栖生物活动以及海流、海浪及潮波与海底地形地物相互作用的影响 ,使得该通量的准确估算十分困难。本文综合分析讨论了近年来提出的各种计算该类通量的物理模型及参数的确定方法 ,并结合在中国黄、东海等陆架浅海水层—底栖生态动力学耦合模型研究的需要 ,比较深入地讨论了应用过程中应该考虑的几个问题     

东海春季赤潮前后沉积物-海水界面营养盐交换速率的研究

应用实验室培养法现场研究了3～5月东海硅藻赤潮发生前后10个站位的营养盐在沉积物-海水界面的交换,并应用连续函数拟合法计算了营养盐的界面交换速率.结果显示,NO^-₃-N在赤潮前向沉积物中汇聚［-1.33～－0.68 mmol/(m²·d)］,赤潮后却基本由沉积物向海水中释放［－0.69～0.82 mmol/(m²·d)］.NH⁺₄-N在赤潮前后大都从沉积物中释放［－0.65～1.46 mmol/(m²·d)］,赤潮后释放速率小于赤潮前.NO^-₂-N赤潮前后除Zc17站外都向沉积物中汇聚［－0.09～0.05 mmol/(m²·d)］,赤潮后汇聚速率稍高.SiO^2-₃-Si在所有站位都由沉积物向海水释放［0.85～9.23 mmol/(m²·d)］,其赤潮后速率高于赤潮前.PO^3-₄-P在赤潮前向沉积物中汇聚［－0.06～－0.01 mmol/(m²·d)］,在赤潮后却由沉积物向海水中释放［0～1.26 mmol/(m²·d)］.NO^-₃-N和PO^3-₄-P向东海近海沉积物的汇聚在春季不利于硅藻赤潮的暴发,但其在硅藻赤潮暴发后从沉积物的大量释放为后面紧接的大面积甲藻赤潮的暴发提供了重要的营养物质补充.     

微藻脂肪酸在中国近海缺氧海水-沉积物界面中的降解模拟研究

通过一系列培养实验,模拟了有机物在中国近海季节性缺氧环境沉积物-海水界面的降解过程.以中国近海典型的赤潮藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,对中肋骨条藻中的几种典型脂类生物标志物在不同程度缺氧海水-沉积物界面中的降解行为进行追踪.通过分析测定不同培养时间获取的不同含氧体系(氧饱和度100%、50%,25%和0%)中中肋骨条藻4种主要脂肪酸[14:0、16:0、16:1(7)、20:5]的含量,结果表明,在前2~3周4种脂肪酸迅速减少,之后则变化很慢甚至几乎不变.在不同含氧体系中4种脂肪酸的降解存在很大差异,14:0、16:1(7)、20:5经过两个月的培养,在4种不同含氧体系中几乎降解完全,而16:0在4种体系中剩余25%~35%.根据multi-G模型对4种脂肪酸降解进行定量描述,结果表明,每种化合物可以分为降解较快和较慢的部分,各化合物的平均降解速率常数k av范围在0.079~0.84 d-1,14:0与16:1(7)的降解在25%含氧体系中最快,在降解最快的体系中,14:0的k av是最慢体系(含氧50%)的2.3倍,16:1(7)的k av是最慢体系(含氧100%)的1.7倍;16:0的最快降解速率出现在无氧体系中(0.17 d-1),是最慢体系[50%含氧体系(0.079 d-1)]的2.1倍;20:5的降解速率常数则与含氧量呈正相关.结果表明,影响中国近海缺氧海区沉积物-海水界面中中肋骨条藻中脂肪酸降解的因素除了含氧量之外,有机化合物本身的结构和性质以及环境中微生物作用等对其降解也存在着很大影响.     

大连湾表层海水全氟烷基化合物污染水平及分布研究

全氟烷基化合物（PFASs）作为一类新型有机污染物已被广泛关注。本研究采用固相萃取前处理与高效液相色谱串联质谱联用（HPLC-MS/MS）相结合的方法,测定了大连湾表层海水中的17种PFASs的含量,并对其污染水平以及分布进行了分析。各站位水样中均有PFASs检出,表明大连湾普遍存在PFASs的污染,∑PFASs浓度介于8.1~13.8 ng/L之间。其中,全氟辛酸（PFOA）、全氟丁酸（PFBA）和全氟丁基磺酸（PFBS）是目前大连湾表层水体中的主要PFASs污染物。短链物质正在逐渐成为主要的PFASs污染物,需引起重视。在污染分布上,受海水稀释扩散和潮流的影响,湾内PFASs污染高于湾外;但三山岛西部PFASs污染相对偏高,潜在污染源有待于进一步研究。     

基于数值模拟的大连湾水交换能力研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K₁、O₁、P₁、Q₁、M₂、S₂、N₂和K₂ 8大分潮调和常数为驱动,建立了大连湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟大连湾海域的水动力特征。在此基础上叠加DYE-RELEASE模块,模拟了大连湾整体和分区域的水交换过程,以半交换时间作为评价指标分析了水交换能力。模拟结果显示:示踪物质释放初始时刻对大连湾整体的半交换时间有影响,平均半交换时间为9.6 d~12.3 d。对比大、小潮期间的物质输运过程,大潮期间海湾平均示踪物质浓度下降速度更快,水交换能力更强。大连湾的半交换时间的空间分布特征表现为距离湾口越近,半交换时间越短;相同距离下,西南部较东北部半交换时间短。大连湾中部水交换能力最强,其次是红土堆子湾,甜水套湾和臭水套湾最差。     

Distribution characteristics of poly- and perfluoroalkyl substances in the Yangtze River Delta

In this work, a method was developed and optimized for the analysis of polyfluoroalkyl and/or perfluoroalkyl substances(PFASs) content in surface water and sediment samples with high instrumental response and good separation. Surface water and sediment samples were collected from the Yangtze River Delta(YRD) to analyze the distribution characteristics of perfluoroalkyl carboxylic acids(PFCAs), perfluoroalkane sulfonic acids(PFSAs), perfluoroalkyl phosphonic acids(PFPAs), perfluoroalkyl phosphinic acids(PFPiAs), and polyfluoroalkyl phosphoric acid diesters(di PAPs). The results showed that the total concentrations of PFCAs and PFSAs in YRD varied from 31 to 902 ng/L. PFCAs(≥ 11 carbons) and PFSAs(≥ 10 carbons atoms) were not detected in any surface water samples. The mean concentrations of all PFCAs and PFSAs in surface water from the sampling areas decreased in the following order:Yangtze river(191 ng/L) ≈ Taihu lake(189 ng/L) Huangpu river(122 ng/L) ≈ Qiantang river(120 ng/L) Jiaxing urban river(100 ng/L). Strong significant(p 0.05) correlations between the concentrations of many of the compounds were found in the sampling areas, suggesting a common source for these compounds. Only perfluorooctanoic acid(PFOA) was observed in all sediment samples, at concentrations varying from 0.02 to 1.35 ng/g. Finally, detection rates of two di PAPs were only 8% and 10%, respectively and the concentration of di PAPs was two to three times lower compared to PFCAs and PFSAs.     

岷江流域全氟化合物的污染特征及排放通量

采用超高效液相色谱串联质谱分析了四川省岷江流域水体中13种全氟化合物（PFASs）的浓度水平.结果表明,岷江流域水相中PFASs的浓度为1.54~30.2ng/L,平均值为（11.2±8.0）ng/L,浓度最高点出现在乐山下游（30.2ng/L）.其中,岷江流域水相中最主要的PFASs为全氟丁烷羧酸（PFBA）,浓度为0.16~28.4ng/L,占总全氟化合物的54.0%~94.1%（都江堰除外）.岷江流域沉积物中PFASs浓度最高点在宜宾三江（岷江、金沙江和长江）汇合处（47.5ng/g dw）,最低值在都江堰（0.334ng/g dw）.其中,主要的PFASs是全氟己烷羧酸（PFHxA）（4.44%~66.9%）和全氟辛烷羧酸（PFOA）（1.52%~77.5%）.岷江流域PFASs的年排放通量为1.443t/a,排放通量最高的为PFBA（1.037t/a）,占总排放通量的71.9%.     

大连湾海域大气无机氮沉降通量研究

为了解大连湾无机氮沉降入海通量情况,2014年和2016年在大连湾区域开展了大气干湿沉降的采样和分析,并通过模型估算大连湾海域的无机氮沉降通量。结果表明,大连湾海域干沉降中无机氮入海通量约为46.4 t/a,采样期间,大气气溶胶中无机氮的最高浓度为15.5 μg/m3,最低浓度为0.589 μg/m3。季节变化上看,春季无机氮沉降均值为6.60 μg/m3,为全年最大,夏季无机氮沉降浓度为5.59 μg/m3,为全年无机氮沉降最小。大连湾海域湿沉降无机氮通量约为134.64 t/a,其中,9月无机氮湿沉降通量最高,为35.86 t,11月最低,为0.53 t。通过大气干湿沉降输入到大连湾的无机氮占大连湾海域无机氮输入总量的1.9%,且湿沉降通量占比更高,大约为干沉降通量的3倍。     

Maternal exposure to specific perfluoroalkyl substances is associated with increasing blood glucose in pregnant women

正Imagine if a group of toxic substances that increase oxidative stress and disrupt glucose and lipid metabolism have been broadly used worldwide for applications such as repellent,food packaging,and non-stick frying pan coatings.Now imagine if some of these substances have half-lives as long as 3-8 years.This is an environmental reality that has come to light with perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances(PFASs)–high     

Spatial and vertical variations of perfluoroalkyl substances in sediments of the Haihe River, China

The levels of six perfluoroalkyl substances(PFASs) in surface sediment and their vertical variations in dated sediment cores from the Haihe River were investigated; studied substances included perfluorooctanoic acid(PFOA),perfluorononanoic acid(PFNA),perfluorooctane sulfonate(PFOS),perfluorodecanoic acid(PFDA),perfluoroundecanoic acid(PFUnA),and perfluorododecanoic acid(PFDoA). Results showed that the total PFAS concentration in surface sediment ranged between 0.52 and 16.33 ng/g dry weight(dw) with an average of3.47 ng/g dw,with PFOS and PFOA as the dominant PFASs. In general,the PFAS concentrations in the mainstream increased from the upper to the lower reaches,except that a drop occurred downstream of the Erdao dam. Although the PFASs in the sediment cores did not show a clear decreasing or increasing trend with depth,the three cores had a similar vertical variation.The PFAS levels were relatively low in the surface sediment,and reached the first high point at8–20 cm as a result of the wide use of PFASs from 1990 to 2000. After that the PFAS levels decreased,and then increased to a second high point at about 40–48 cm,which might be caused by the leaching of PFASs in sediment. Because PFASs have hydrophilic groups and relatively high solubility,the PFASs will transfer from the upper to lower layers of sediment when water infiltration occurs,leading to the fluctuation of PFAS levels in sediment cores. This study suggests that both the temporal variation of sources and transfer processes of PFASs in sediments are important factors influencing the vertical variation of PFASs in sediment cores.     

Occurrence of perfluoroalkyl substances in matched human serum, urine, hair and nail

The purpose of this study was to determine perfluoroalkyl substances(PFASs) in human serum, urine, hair and nail from general populations, and to investigate the possibility for human urine, hair and nail used as the biomonitoring sample for PFASs exposure. We detected the concentrations of PFHx A, PFOA, PFNA, PFDA, PFUn DA, PFDo A, PFHx S and PFOS in 39 matched human serum, urine, hair and nail samples from Shenzhen in China. The detection frequency and the median level of PFOS were all higher than that of the other PFASs in four matrices. The median concentration of PFOS in serum, urine, hair, and nail were 9.24 ng/mL, 13.96 ng/L, 0.58 ng/g and 0.63 ng/g, respectively. The results of spearman correlation test indicated that nail was an ideal matrix for biomonitoring PFOS rather than human urine and hair in general populations for the non-invasive sampling.     

青堆子湾大型底栖动物群落结构特征及影响因素的初步研究

2011年~2012年对青堆子湾16个站位的底栖动物群落进行了研究,并将12个沉积环境因子、10个水环境因素和底栖动物群落结构特征分别进行主成分分析。结果表明:（1）4个季节共调查到大型底栖动物80种,秋季物种数最高,春季、冬季最低,环节动物门和节肢动物门4个季变化较大;（2）优势种秋季为5种,春季为6种,夏季为2种,冬季为1种,主要集中在环节动物门;（3）多样性指数、均匀度指数、丰富度指数均是秋季最高,夏季最低,远岸海域较高,近岸海域较低;（4）影响大型底栖动物群落结构的主成分分析表明,秋季、冬季主要为沉积环境因素,春季、夏季主要为水环境因素。     

四川省不同地区自来水中全氟化合物的污染特征及健康风险评估

采用超高效液相色谱-质谱联用仪分析了四川省10个地区自来水中12种全氟化合物(perfluoroalkyl substances, PFASs)的含量,其中全氟化合物浓度水平最高的是宜宾地区,∑PFASs为41.2 ng·L~(-1),浓度水平最低的是绵阳地区,为4.17 ng·L~(-1).全氟辛烷羧酸(perfluroroocantanoic acid,PFOA)是四川地区自来水中主要的PFASs,占总全氟化合物的28%～89%(宜宾地区8.6%),其次为全氟己酸(perfluorohexanoate,PFHxA)、全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate, PFOS)和全氟壬酸(perfluorononanoate,PFNA),这表明自来水中的主要污染物为中短碳链(C≤10)的全氟化合物.另外,通过计算PFASs的危险商值(risk quotients, RQ),发现四川地区自来水中PFOA、PFOS、PFHxS、PFBS和PFHxA的风险商值均小于1,不会对当地居民带来直接的健康风险.