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为探究北极地区有机和无机污染物的归宿,研究人员对冰川融水河流与峡湾淡水和海水混合区进行研究。结果发现,海洋沉积物金属浓度更高,BTRs 和 BTHs 在水和沉积物中浓度较高。该研究首次揭示北极峡湾系统中 BTRs 和 BTHs 的存在,意义重大。
在遥远而神秘的北极地区,环境正悄然发生着变化。随着全球气候变暖,冰川不断融化,永冻层逐渐解冻,原本被禁锢在冰雪和冻土中的污染物开始释放,进入到水生系统。这些污染物包括有机污染物和微量元素,它们在北极的生态环境中会发生什么变化,又会对当地的生物造成怎样的影响,成为了科学界关注的焦点。而且,北极地区接收着来自远方的污染物,这些污染物通过大气沉积和洋流等方式长途跋涉来到这里。但以往对于北极地区,尤其是淡水和海水混合区中,微量元素以及像苯并三唑(BTRs)和苯并噻唑(BTHs)这类新兴污染物的命运研究较少。在这种背景下,为了深入了解这些污染物在北极环境中的行为,来自国外的研究人员开展了相关研究。
研究人员对位于北极斯瓦尔巴群岛的 Ny-?lesund 地区的 Kongsfjorden 峡湾和 Bayelva 河进行了研究。该研究意义重大,首次揭示了北极峡湾系统中 BTRs 和 BTHs 的存在情况,为后续深入研究北极地区的环境污染问题提供了重要依据,也为北极地区的环境保护和生态管理提供了关键的数据支持。该研究成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本采集方面,分别在 Kongsfjorden 峡湾和 Bayelva 河的多个位置采集了海水、淡水、海洋沉积物和河流沉积物样本。在分析检测方面,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定微量元素浓度,利用固相萃取(SPE)结合液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)分析 BTRs 和 BTHs。通过这些方法,研究人员对采集的样本进行了全面分析。
研究结果如下:
- CTD 参数:CTD 测量显示,Kongsfjorden 峡湾淡水和海水混合区存在盐度梯度,夏季淡水流量比晚春融雪季节小。同时,盐度 - 深度剖面表明,水柱的温度和浊度存在明显趋势,这是由于温度变化和盐度梯度导致的分层现象,河流携带的沉积物使得上层水体浊度增加。
- 金属在沉积物中的空间分布:研究人员对沉积物样本中的多种金属元素进行了分析,发现海洋沉积物中金属浓度普遍高于河流沉积物。从河流上游到下游,再到峡湾,Al、As、Cd 等多种金属元素浓度呈上升趋势。靠近城镇的采样点金属浓度较高,这可能与当地的人为污染有关,如以前的采矿活动等。根据挪威环境署的标准,除了 Cd 在部分海洋沉积物中显示出轻微污染,Hg 在个别位置存在污染外,大多数金属浓度处于背景水平。
- 金属在水中的空间分布:对比 Bayelva 河的淡水和 Kongsfjorden 峡湾的海水,发现 Fe、Cu 等金属在海水中浓度较高,而 Mn 和 Ni 在河水中浓度更高。部分金属在淡水和海水中的浓度分布差异与当地的地质条件和污染源有关。此外,靠近城镇的海水样本中,部分金属浓度升高,这可能是由于沉积物或人为源的金属泄漏。
- BTRs 和 BTHs 在沉积物中的空间分布:沉积物中 BTRs 和 BTHs 的浓度主要由 BTR 和 2 - OH - BTH 主导。2 - OH - BTH 在靠近城镇的区域浓度最高,BTR 在靠近河口的位置浓度较高。部分化合物如 2 - M - BTH 和 2 - Me - S - BTH 在沉积物中的积累与它们的低溶解度和高疏水性有关。BTRs 和 BTHs 在沉积物中的浓度比在水中高得多,表明沉积物是它们的重要汇。
- BTRs 和 BTHs 在水中的空间分布:在海水和河水中检测到多种 BTRs 和 BTHs,其中 2 - OH - BTH 和 BTR 浓度较高,尤其是在靠近城镇和河口的区域。BTR 在 Bayelva 河淡水中浓度极高,甚至超过了在海水中的浓度。研究还发现,一些有机化合物与金属存在相关性,这可能反映了它们有共同的来源或传输途径。此外,BTRs 和 BTHs 的浓度在不同区域差异较大,其来源可能包括船只、废水排放、大气传输等,但具体来源仍不确定。
研究结论和讨论部分指出,该研究全面分析了北极峡湾系统混合区中微量元素、BTRs 和 BTHs 的命运。发现海洋沉积物的金属负载高于河流沉积物,Bayelva 河淡水中部分微量元素存在低程度污染,Kongsfjorden 峡湾海水中部分金属达到中度污染水平。BTRs 和 BTHs 在水和沉积物中广泛存在,沉积物是它们的重要归宿地。然而,BTRs 和 BTHs 进入这些环境的具体途径还不明确,需要进一步研究。总体而言,该研究为北极地区环境污染研究奠定了基础,为后续深入探索这些污染物的行为和影响提供了关键数据和研究思路,对北极地区的环境保护和生态系统健康评估具有重要意义。