巴西东北部半干旱地区一条河流-河口的有机污染物污染评估与生态风险：传统污染物与新出现污染物揭示了农村与城市活动的影响

《Marine Chemistry》：Pollution assessment and ecological risk of organic contaminants in a river-estuary of the northeastern Brazilian semi-arid: Traditional and emerging contaminants unraveling rural and urban activities

贾尔吉贝河表面沉积物检测到传统（烷基烃、多环芳烃、粪便胆固醇）和新兴（合成雌激素、农药）污染物，溯源显示城市污水和农业活动为主要污染源，沉积物特性影响污染物迁移，生态风险较高。

　　

摘要

本研究调查了巴西半干旱地区Jaguaribe河表层沉积物中传统和新兴有机污染物的存在情况，以识别该地区的多重污染源。脂肪烃和多环芳烃与浮游植物、微生物种类、特定植被以及少量的石油和热解化合物有关。在甾醇方面，豆甾醇和胆固醇的含量较高，分别与高等植物和浮游动物相关。然而，粪甾醇的水平表明存在大型哺乳动物的粪便污染，这一点通过合成激素相对于天然激素的占优势得到了证实。农药的主要来源是其在卫生运动、农业和家庭中的使用。毒性评估显示，所有采样点对生物体都存在高风险，尤其是激素和农药化合物。这种多分子方法有助于识别城市和农村活动造成的污染源，并评估这些污染对巴西这一重要地区生物体的潜在影响。

引言

河口是位于沿海和海洋区域之间的过渡地带，是河流与海洋相互作用的关键生态系统，提供多种宝贵的生态系统服务（McAnally和Mehta，2001年）。随着时间的推移，水资源和其他自然资源的丰富吸引了人类聚集在这些地区，导致了显著的环境影响。一些人为活动，如工业和港口活动、不当的废物处理、化石燃料的燃烧、高速公路和铁路的建设以及废水的直接排放，可能会释放出具有高污染潜力的化学物质。

生物源和化石源的分子生物标志物常被用于识别特定的地质和生物过程（Mici?等人，2011年；Vane等人，2022年；Baraga?o等人，2022年）。此外，人为标志物也被专门用于识别人类活动。这些分子标志物具有高度的来源特异性、化学稳定性、持久性、可预测的行为，并且以大量生产或使用（Takada，1998年）。常用的人为标志物包括与石油产品相关的脂肪烃（AHs）和多环芳烃（PAHs）；与污水相关的粪便甾醇（如粪甾醇）；以及与农村活动相关的农药（Eganhouse，1997年；Covaci等人，2006年）。近年来，人们对新兴有机污染物（EOCs）的兴趣日益增加，例如天然和合成雌激素类激素。这种日益增长的关注反映了人们需要更好地了解这些化合物在水生环境中的来源、传输途径和生态影响——这补充了关于传统污染物的已有知识（Lapworth等人，2012年；Adeel等人，2017年）。使用多种分子标志物提供了一种更高效和稳健的方法，有助于深入理解人类与环境之间的关系，区分水生生态系统中有机污染物的来源、传输和归宿（Bayona和Albaigés，2006年）。

目前，巴西沿海保护区的污染状况研究明显不足。这些地区中的大多数，尤其是在巴西东北部，其污染状况仍然未知（Abessa等人，2018年；Fernandes等人，2022年，Fernandes等人，2023年）。Jaguaribe河是巴西半干旱地区的重要水道，其流域面积占塞阿拉州领土的51.9%。在过去的一个世纪里，Jaguaribe河流域经历了许多由人类活动引发的影响，如污水和废水的排放、城市径流以及害虫控制措施（Pantalena和Maia，2014年；Oliveira等人，2016年；Andrade等人，2019年）。此外，农村活动，特别是畜牧业（包括牛、山羊、猪、家禽和养鱼业）的扩张，也对该流域产生了显著影响（Queiroz等人，2013年；Pantalena和Maia，2014年；Santos等人，2022年）。尽管半干旱河流的流量具有不可预测性，Jaguaribe河在塞阿拉州的定居点和经济发展中发挥着重要作用，对于提供饮用水以及支持农业和工业活动至关重要，它是发展中国家热带环境中人口和经济增长影响的典型例子。

鉴于Jaguaribe河的环境独特性和经济重要性，本研究选择了它来调查各种类型污染物的存在，并评估城市和农村活动的影响，这些影响此前研究较少。本研究检测了已确定的人为指标（脂肪烃、多环芳烃、粪便和天然甾醇以及农药）以及新兴有机污染物（天然和合成雌激素类激素）的水平、分布和来源，以获得全面的污染源概况。这些结果结合了沉积物组成参数（有机物质和颗粒大小参数），用于评估Jaguaribe河中有机污染物的传输和沉积动态。还基于生态风险评估评估了这些污染物对水生系统的潜在毒性。通过整合这些特征，可以更准确地评估化学污染及其对热带生态系统的潜在影响。

研究区域

研究区域

巴西东北部塞阿拉州的Jaguaribe河流域位于Caatinga生物群落内的半干旱地区。该地区的降雨量较低，主要集中在1月至5月之间，年降水量为500–1000毫米，并且有一个长达5–6个月的干旱期（Nunes和Medeiros，2020年）。该地区的高温和蒸发作用促进了间歇性和半多年生河流的发展（Albuquerque等人，2014年）。

脂肪烃（AHs）的分布和来源

脂肪烃（ΣAHs₃₁：n-C10至n-C38、pristane和phytane）的总浓度范围从14.01 μg g^?1（PJ1）到28.47 μg g^?1（PJ12），平均值为18.26 ± 4.78 μg g^?1（表1）。PJ1位于河流最上游，而PJ12和PJ14也位于河口区域，PJ14的ΣAHs₃₁含量更高（28.43 μg g^?1）。河段和河口区域的ΣAHs₃₁之间没有显著差异（p > 0.05，ANOVA）。

结论

本研究对巴西东北部热带半干旱河流-河口系统Jaguaribe河表层沉积物中的人为有机污染物进行了全面的、多化合物的评估。通过整合传统标志物（脂肪烃、多环芳烃和甾醇）、新兴污染物（雌激素类激素和农药）、沉积物特征以及生态风险评估，我们能够追踪污染源、传输途径和污染物的归宿。

CRediT作者贡献声明

Lorena S. Nascimento：撰写 – 审稿与编辑、验证、数据分析、初稿撰写、方法论、概念构建、可视化、调查。Felipe R. Santos：撰写 – 审稿与编辑、验证、初稿撰写、方法论、可视化、概念构建。Pollyana C.V. Morais：调查、初稿撰写、数据分析、方法论、概念构建。Allyne F. Gama：方法论、概念构建、调查、初稿撰写。

致谢

本研究得到了S?o Paulo科学基金会（FAPESP）的财政支持（项目编号2015/17763-2和2016/18348-1）。Felipe R. dos Santos获得了FAPESP的资助（项目编号2024/04985-6和2019/15252-1）。Lucas B. Moreira也获得了FAPESP的资助（项目编号2020/00068-8和2021/08471-9）。