苏必利尔湖支流中多环芳烃等污染物的分布特征及生态风险评价

本研究针对苏必利尔湖支流污染物数据匮乏的问题，系统监测了17条支流中PAHs、AP/APEs、双酚类及新烟碱类农药的分布。结果显示PAHs检出率最高（71%），Tischer Creek等4个位点污染物浓度显著偏高，ToxCast模型提示部分样本存在生物效应风险，为北美最大淡水湖的污染防控提供了基线数据。

　　

作为全球面积最大的淡水湖，苏必利尔湖承载着地球10%的地表淡水，其200年的水力停留时间使污染物具有长期滞留风险。尽管湖体水质优良，但支流污染状况长期缺乏系统研究。尤其令人担忧的是，多环芳烃(PAHs)、烷基酚(AP)及其乙氧基化物(APEs)等已被提名为《大湖水质协议》共同关注化学品(CMC)，而双酚类似物和新烟碱类农药在低浓度下即可能对水生生物产生显著影响。现有数据多集中于圣路易斯河等少数支流，占全流域2800多条支流的极小比例，这种认知空白使得管理者难以制定针对性防控策略。

美国地质调查局等机构的研究人员于2022年对17条美国境内支流的54个水样和17个底泥样本展开全面分析。采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)等技术，检测了17种PAHs、4种AP/APEs、6种双酚类似物及13种新烟碱类化合物。通过ToxCast数据库计算暴露-活性比(EAR)，结合平衡分配基准毒性单位(ESBTU)等模型评估生态风险。

研究结果显示：

1. PAHs在沉积物中的分布特征
   所有采样点（除Presque Isle River）均检出PAHs，总浓度跨越4个数量级（1-10,720 μg kg^-1
   ）。城市化的Tischer Creek和Miller Creek浓度最高，分别检出16和15种PAHs，ESBTU₃₂
   值达1.5以上，提示存在生物效应风险。芘和荧蒽占总PAHs比例最高，与北美其他地区受煤焦油密封剂污染的沉积物特征一致。

2. AP/APEs的时空分布规律
   4-正辛基酚在38个水样中检出（0.334-2.68 ng L^-1
   ），4-壬基酚在Carp River雪融期样本达119 ng L^-1
   。沉积物中4-壬基酚在Tischer Creek（1550 μg kg^-1
   ）超过加拿大沉积物质量标准（1400 μg kg^-1
   ）。六月基流期浓度最高，可能与季节性地下水补给模式相关。

3. 双酚类似物的替代趋势
   受空白污染影响，双酚A(BPA)数据需谨慎解读，但检出BPS（7个水样）、BPF（190 ng L^-1
   ）和BPAF等替代物。蒙特利尔河沉积物中BPS（0.528 μg kg^-1
   ）和Carp河BPF（1.780 μg kg^-1
   ）的EAR值>10^-2
   ，其内分泌干扰效应可能强于BPA。

4. 新烟碱类农药的零星污染
   仅Tischer Creek水样检出吡虫啉（11.8 ng L^-1
   ），略超EPA慢性基准（10 ng L^-1
   ），Mineral River沉积物中检出噻虫胺（0.1 μg kg^-1
   ），反映农业用药影响有限。

这项发表在《Journal of Great Lakes Research》的研究首次揭示了苏必利尔湖支流污染物的全景图。尽管整体污染水平较低，但Tischer Creek等城市化支流出现多污染物协同风险，且双酚替代物的生态风险值得警惕。研究创新性地应用高通量毒性预测模型，为缺乏水质标准的污染物提供了风险评估框架。数据不仅填补了《大湖水质协议》 Annex 3的决策空白，更警示200年水文循环下污染物的潜在累积效应，对全球深水湖泊管理具有示范意义。