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邻苯二甲酸酯(Phthalate esters,PAEs)是全球最普遍的污染物之一,具有急性毒性,致癌、致畸、致突变及生殖发育毒性。由于PAEs的疏水性,进入海洋环境中的PAEs容易吸附、转移和累积到沉积物中,沉积物是PAEs的一个重要归宿。沉积物中PAEs的地球化学研究,对于评价其污染水平和生态风险、理解其地球化学行为具有重要意义,也为污染控制和污染治理提供可靠的科学依据。
本文选择经济较为发达的福建沿海地区,以受人类活动影响较大的福建海湾为研究对象,分析测定了13个主要海湾表层沉积物及泉州湾柱状沉积物中13种PAEs的含量,研究了PAEs在福建沿海沉积物的水平和垂直分布特征、化学组成特征,探讨了影响沉积物中PAEs含量、分布和化学组成的因素,追溯了泉州湾区域PAEs的污染历史,得到以下结论:
(1)福建海湾表层沉积物中邻苯二甲酸酯的含量分布与化学组成
福建海湾表层沉积物中共检出5种PAEs,分别为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)。各海湾5种PAEs总量(∑5PAEs)平均值由高到低依次为:厦门湾>闽江口>深沪湾>福清湾>泉州湾>湄洲湾>东山湾>三沙湾>沙埕港>兴化湾>旧镇湾>罗源湾>诏安湾。总体上,福建沿海表层沉积物的PAEs含量呈现南北海湾低、中部海湾及河口高的趋势,可能与各地区的经济发展水平和人口有关。此外,PAEs的来源、沉积环境及沉积物性质都可能是影响沉积物中PAEs含量分布的重要因素。
DiBP、DnBP和DEHP是福建沿海表层沉积物中主要的PAEs种类,3种PAEs占∑5PAEs的92.10%~99.63%,平均百分含量为96.25%。各海湾之间PAEs同系物间的化学组成不同,可能与周边地区PAEs的使用情况有关,在一定程度上反应了PAEs类化合物的消费结构。低分子量与高分子量PAEs的比值(LMW/HMW)表明:三沙湾、罗源湾、湄洲湾、深沪湾、东山湾、诏安湾、兴化湾和旧镇湾等海湾沉积物中的PAEs主要来自化妆品和个人护理用品等产品中PAEs的释放;福清湾、泉州湾和厦门湾等区域沉积物中的PAEs以塑料制品中的增塑剂为主;沙埕港和闽江口沉积物中的PAEs则可能具有混合来源。
与国内外其他研究区域表层沉积物的PAEs含量相比,福建海湾表层沉积物的PAEs含量处于较低水平。根据DnBP和DEHP在沉积物中的生态风险阈值(ERL),福建海湾表层沉积物中的DnBP、DEHP和DiBP基本不存在生态风险。
(2)泉州湾表层沉积物中邻苯二甲酸酯的含量分布与化学组成
在2009年3月航次,泉州湾表层沉积物共检出7种PAEs,分别为DMP、DEP、DiBP、DnBP、DEHP、邻苯二甲酸二戊酯(DAP)和邻苯二甲酸双十一酯(DUP),7种PAEs总量(∑7PAEs)的空间分布呈现晋江河口高于洛阳江河口,泉州湾南岸高于北岸,内湾高于外湾,潮间带随着离岸距离的增加∑7PAEs逐渐降低的趋势。
泉州湾表层沉积物中PAEs以DEHP、DiBP和DnBP为主,3种PAE组分之和占∑7PAEs的98.88%。主成分分析结果表明,泉州湾表层沉积物PAEs主要受两个因子控制,这两个主要因子解释PAEs方差的70.40%,PAEs的来源和理化性质可能是控制泉州湾表层沉积物中PAEs的主要因素。
与国内外其它研究区域PAEs含量相比,泉州湾表层沉积物中PAEs含量处于中等偏低水平。除个别站位的DEHP含量略高于ERL,泉州湾表层沉积物中DnBP和DEHP基本不存在生态风险。
(3)泉州湾沉积物柱样中邻苯二甲酸酯的含量、垂直分布、化学组成及污染历史
泉州湾3个沉积物柱样(QZC1、QZC2和QZC3)共检出6种PAEs,分别为DMP、DEP、DiBP、DnBP、DEHP和DUP。各柱样PAEs的总体污染水平依次为QZC3>QZC1>QZC2。总体上,PAEs含量呈现上层高而底层低、随着深度增加而逐渐减小的垂直分布特征。
泉州湾柱样中的PAEs以DEHP、DiBP和DnBP为主,而DMP、DEP和DUP所占比例均较小。除QZCl柱样中DMP百分含量略高于DUP以外,各PAEs的百分含量依次为DEHP>DiBP>DnBP>DUP>DMP>DEP。各柱样PAEs分布模式的差异可能与与不同区域PAEs的消费结构有关。
210pb定年法测得沉积物柱样QZC1l的沉积速率为1.3 cm/年,沉积年代为1971~2011年,历时40年。泉州湾沉积物中PAEs反映了泉州湾经济社会发展的四个阶段。