长江干流多环芳烃颗粒 - 水分配影响因素及生态风险研究

【字体: 时间:2025年05月27日 来源:Environmental Pollution 7.6

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  为探究多环芳烃(PAHs)在悬浮颗粒物(SPM)- 水体系的分配动态,研究人员对长江干流 55 份样品中溶解态和颗粒态 Σ??PAHs 浓度等展开研究。发现 PAHs 分配受源解析及水温、风速影响,下游溶解态 4-6 环 PAHs 生态风险更高,为 PAHs 迁移转化研究提供依据。

  
多环芳烃(PAHs)作为一类具有毒性、致畸性和致癌性的持久性有机污染物,在水环境中的迁移转化和生态风险一直是全球关注的环境热点问题。PAHs 进入河流后,会在悬浮颗粒物(SPM)和水体之间进行分配,这种分配不仅影响其在环境中的迁移路径,还会改变其生物可利用性和生态毒性。然而,目前对于 PAHs 在水 - 颗粒相分配的驱动因素及其对生态风险的影响机制,尤其是在像长江这样的大型复杂河流系统中的研究仍不够全面。长江作为我国的母亲河,流域内人口密集、工业发达,PAHs 的输入来源复杂,加之其独特的水文气象条件,使得 PAHs 在水体和颗粒物之间的分配过程更为复杂,厘清这些过程对评估长江生态安全至关重要。

为了填补这一知识空白,研究人员针对长江干流开展了系统研究。研究由国内相关机构(文中未明确标注第一作者单位)的科研团队完成,旨在揭示 Σ??PAHs(美国环保署列出的 16 种优先控制 PAHs)在 SPM - 水体系中的分配动态、影响因素及其生态风险。通过对长江干流不同河段的样品采集和分析,研究得出了 PAHs 分配的关键驱动因素及生态风险的空间分布特征,相关成果发表在《Environmental Pollution》期刊,为长江 PAHs 污染的管控提供了重要科学依据。

研究主要采用了以下关键技术方法:

  • 样品采集与分析:在长江干流采集 55 份样品,测定溶解态和颗粒态 Σ??PAHs 浓度。
  • 分配系数计算:计算 PAHs 在 SPM - 水体系中的对数分配系数(LogKoc?)和逸度分数(ff)。
  • 统计分析:运用多元回归分析(MLR)和冗余分析(RDA)探究分配驱动因素。
  • 生态风险评估:基于可忽略浓度(NCs)估算风险商值(RQs)。

浓度与组成特征


研究发现,长江干流总 Σ??PAHs(含溶解态和颗粒态)浓度范围为 102-432 ng/L,呈现自上游至下游递增趋势。溶解态和颗粒态 Σ??PAHs 浓度分别为 72-335 ng/L 和 17-137 ng/L,同样下游显著高于上游。溶解态 Σ??PAHs 占总浓度的平均比例为 76.96±7.64%,是主要存在形式。

分配驱动因素解析


通过源解析和统计分析表明,4-6 环 PAHs 的分配主要受机动车排放、煤炭和焦炭燃烧影响,这类来源的 PAHs 因高环数、高疏水性易吸附于颗粒物;2-3 环 PAHs 则受生物质燃烧和石油泄漏主导,低环数使其更易溶解于水。此外,水文气象条件对分配行为的空间变异有显著影响,水温(WT)和风速(WS)是重要调控因子,高温和强风可能促进 PAHs 从颗粒物向水体的解吸。

生态风险评估


在总浓度恒定条件下,基于 NCs 估算的 RQNCs值显示,下游溶解态 4-6 环 PAHs 的生态风险显著升高,平均 RQNCs值从上游的 37.41±17.77 升至下游的 59.03±18.26。这表明 PAHs 在水 - 颗粒相的分配过程会直接影响其生态风险的空间分布,下游地区因颗粒物吸附的高毒性 PAHs 解吸进入水体,导致风险加剧。

结论与讨论


本研究系统揭示了长江干流 Σ??PAHs 在 SPM - 水体系中的分配规律及生态风险。结果表明,PAHs 的分配行为受污染源类型(如机动车排放、煤炭燃烧等)和水文条件(水温、风速)共同调控,不同环数 PAHs 因来源和理化性质差异表现出不同的分配模式。下游地区因人类活动密集、水文条件变化,高毒性的 4-6 环 PAHs 从颗粒物向水体的解吸增加,显著提升了溶解态 PAHs 的生态风险。该研究不仅丰富了大型河流 PAHs 迁移转化的理论认知,也为长江流域 PAHs 污染的环境管理提供了关键科学支撑,特别是在识别高风险区域、制定针对性防控措施方面具有重要意义。研究强调,在评估河流 PAHs 生态风险时,需充分考虑水 - 颗粒相分配的动态过程及其影响因素,以更准确地预测污染物的环境行为和潜在危害。

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