東海持久性有機污染物多溴聯(lián)苯醚的“源-匯”作用研究.pdf

1、人類活動釋放的持久性有機污染物(Persistent organic pollutants-簡稱POPs)，其中相當一部分可經(jīng)過河流輸入和大氣沉降最終進入海洋環(huán)境，從而對海洋生態(tài)系統(tǒng)以及食品安全造成嚴重影響。東海是全球最為寬淺的邊緣海之一，每年接受巨量的現(xiàn)代長江輸送入海的POPs;同時，這一海區(qū)處于東亞季風(fēng)下風(fēng)帶，是東亞大陸污染物經(jīng)大氣長程傳輸向西北太平洋輸送的重要路徑區(qū)，可接受POPs的大氣沉降輸入。因此，東海POPs的“源—匯”研究

2、在全球具有典型意義，事實上已成為全球近海POPs研究的重要內(nèi)容，對認識區(qū)域乃至全球POPs生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要的科學(xué)意義。
　　多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)是一類廣泛添加于各種產(chǎn)品中用于防止火災(zāi)發(fā)生的溴代阻燃劑，由于其與高聚物之間無化學(xué)鍵的結(jié)合，因此在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中易于釋放到環(huán)境中。一方面，PBDEs作為典型的POPs，在環(huán)境中極難降解，且具有半揮發(fā)性，能夠通過大氣長距離遷移造成全球性的污染問題;另一方面，PBDEs具有疏

3、水和親脂屬性，使得其易于在環(huán)境中長期殘留并可通過食物鏈累積和放大，對人類健康和環(huán)境造成危害。東海的PBDEs可來自長江以及地表徑流輸入和大氣沉降輸入，更為重要的是東海沿岸存在著中國最大的電子垃圾拆解地之一（浙江省臺州市），是PBDEs的高污染區(qū)域。然而，至今有關(guān)東海環(huán)境中PBDEs的研究極少見有報道。本論文就東海環(huán)境中PBDEs的濃度水平、來源及歸宿進行了較為深入的探討，以揭示PBDEs在東海環(huán)境中的“源—匯”作用以及可能的機制。

4、>　　本論文對東海大氣、海洋表層水體、表層沉積物和沉積柱中PBDEs的濃度、分布以及組成進行了詳細的分析，顯示出不同環(huán)境介質(zhì)中均以BDE-209為首要污染物，其次為BDE-47和BDE-99，說明東海PBDEs的污染主要來自于工業(yè)十溴以及少量工業(yè)五溴聯(lián)苯醚的使用，這與我國目前PBDEs工業(yè)品的使用情況相一致。PBDEs的單體分布模式在大氣、水體以及沉積物中表現(xiàn)出高度的一致性，暗示了我國陸源排放的PBDEs對東海環(huán)境中PBDEs的重要影響

5、。
　　大氣樣品采樣點設(shè)在東海遠離大陸的花鳥島。四個季節(jié)的大氣顆粒態(tài)以及氣態(tài)樣品分析結(jié)果顯示:東海大氣（顆粒相+氣相）中BDE-209與∑11PBDEs（除BDE-209以外的其他低溴代聯(lián)苯醚之和）的年平均濃度分別為9.5±6.9 pg/m3和2.5±1.5 pg/m3，低于人類活動密集區(qū)，但高于無人為排放源的偏遠地區(qū)。BDE-209季節(jié)變化顯著，表現(xiàn)為冬、春兩季高于秋、夏兩季。結(jié)合后退軌跡模型，推測在東亞季風(fēng)的影響下，冬季和春季

6、，來源于中國大陸的BDE-209可通過大氣長距離傳輸?shù)竭_東海，成為東海大氣中BDE-209的重要來源。與BDE-209不同，∑11PBDEs濃度夏季最高，并且秋季與冬、春兩季濃度差異較小，說明除大氣長距離傳輸之外，低溴代聯(lián)苯醚在夏季和秋季存在其他來源。BDE-209與∑11PBDEs在秋季和夏季表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，顯示在光照相對較強的季節(jié)，BDE-209的光解脫溴作用可能是低溴代聯(lián)苯醚的一個重要來源。冬季PBDEs主要在顆粒相中分配，夏

7、季則主要以氣相為主。低溴代聯(lián)苯醚具有較高的揮發(fā)性，易分配在氣相中，而高溴代聯(lián)苯醚更易被顆粒物所吸附。顆粒物的OC與BDE-47，-99和BDE-209在秋、夏兩季存在較好的相關(guān)性，表明OC的吸附作用是夏秋兩季PBDEs在顆粒相分配的主導(dǎo)因素，并且這種機制對高溴代聯(lián)苯醚的作用更為顯著。
　　PBDEs在東海的收支是揭示其區(qū)域循環(huán)和歸宿的重要內(nèi)容。依據(jù)大氣顆粒態(tài)以及氣態(tài)樣品數(shù)據(jù)，大氣采樣期間的降水樣品數(shù)據(jù)、及隨中國科學(xué)院海洋研究所“科

8、學(xué)三號”科考船采集到的東海秋季表層海水樣品數(shù)據(jù)，利用成熟的模型對東海PBDEs的干、濕沉降與氣—水交換通量進行了估算，結(jié)果顯示:BDE-209的年平均干沉降通量為338.9±323.3 pg/m2/d，冬春兩季大于秋夏兩季;∑11PBDEs的年平均通量為46.0±24.7 pg/m2/d，夏季最高。濕沉降年平均通量分別為2343.0和106.4 pg/m2/d，受降雨量的影響，夏季比重增加。干、濕沉降比重無明顯的季節(jié)變化，整體上濕沉降通

9、量大于干沉降，并且對揮發(fā)性相對較高的低溴代聯(lián)苯醚表現(xiàn)更加顯著。秋季BDE-99、-100和BDE-209的氣—水交換通量分別為-14.0、3.7和43.5 pg/m2/d，總交換通量（干、濕沉降與氣—水交換通量之和）為13.5、5.9和2632.2 pg/m2/d，總交換方向為大氣進入水體;而BDE-28、-47的氣—水交換通量為-114.1和-68.2 pg/m2/d，總交換通量為-84.8和-46.4 pg/m2/d，總交換方向為水

10、體進入大氣。秋季高溴代聯(lián)苯醚以大氣進入水體為主，而低溴代聯(lián)苯醚存在水體進入大氣的凈通量，并遠大于大氣干濕沉降之和，表明水體中低溴代聯(lián)苯醚的揮發(fā)可能是其進入大氣的重要途徑。這一結(jié)果揭示了東海不僅是河流和大氣沉降輸入PBDEs的“匯”，同時也存在海水向大氣的輸出過程可能成為其上層大氣的“源”。
　　對采集自長江口—閩浙沿岸泥質(zhì)區(qū)的63個表層沉積物樣品進行了PBDEs濃度和組成分析，結(jié)果顯示:BDE-209和∑7PBDEs的平均濃度分別

11、為6.4±4.8 ng/g和1.6±1.4 ng/g，在世界范圍內(nèi)處于沉積物PBDEs污染的中等偏低水平。東海沿岸城市的點源污染以及長江的輸入是影響東海近岸沉積物中PBDEs含量和組成的主要因素，沉積物本身的性質(zhì)（例如TOC和粒徑）對其影響較小。在東海近海獨特的沉積動力環(huán)境下，在沉積物從北向南的再懸浮、遷移過程中，PBDEs存在選擇性分異，低溴代聯(lián)苯醚相對易發(fā)生解吸附作用，從而造成其從北向南濃度存在一定的逐漸降低的現(xiàn)象。東海長江口—內(nèi)陸

12、架泥質(zhì)區(qū)沉積物中BDE-209以及∑PBDE7的埋藏量分別為5.6 t/yr和1.9 t/yr，與中國渤海處于相當水平，但遠高于美國五大湖，表明東海是全球PBDEs的一個重要儲庫。
　　海洋高分辨沉積記錄可用于重建區(qū)域PBDEs的污染歷史。本論文選取近岸泥質(zhì)區(qū)和遠岸濟州島西南泥質(zhì)區(qū)兩根沉積柱作為研究對象，以揭示東海PBDEs的污染歷史。近岸泥質(zhì)區(qū)沉積柱中BDE-209和∑8PBDEs的含量濃度范圍分別為nd-842.0 pg/g和

13、6.2-140.8 pg/g，遠岸濟州島西南泥質(zhì)區(qū)沉積柱中BDE-209與∑8PBDEs的含量范圍分別為nd-229.0 pg/g和4.6-49.1 pg/g。近岸泥質(zhì)區(qū)中主要源于工業(yè)五溴聯(lián)苯醚的∑8PBDEs的沉積記錄響應(yīng)于東海沿岸城市工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展進程。該泥質(zhì)區(qū)PBDEs自1985年開始緩慢遞增直至2009年（表層），表明這一時期我國工業(yè)五溴聯(lián)苯醚作為產(chǎn)品阻燃劑仍在繼續(xù)使用。與∑8PBDEs不同，近岸泥質(zhì)區(qū)BDE-209的沉積記錄與浙