东海近岸沉积物中多环芳烃的分布特征及来源解析:
初步研究结果
邓 伟 李先国 唐旭利 王 岩 彭学伟 邓晓燕
(中国海洋大学化学化工学院)
作者于2010年4月在东海近岸海域(浙江省舟山市与台州市附近)采集了表层和柱状沉积物样品,柱状样现场用不锈钢刀按2cm分割。样品冷冻干燥后研磨过筛,称取10g沉积物加入无水硫酸钠, 用甲醇和二氯甲烷(体积比为1:1)的混合溶剂超声提取三次,每次10min。提取液经旋转蒸发浓缩后,过顶端加入铜粉与无水硫酸钠的氧化铝/硅胶复合柱(质量比为5:5)分离纯化。PAHs组分用正己烷和二氯甲烷(7:3)的混合溶剂淋洗,再经浓缩后加入内标六甲苯定容。岛津2010plus配HP-5柱(30m×0.32mm× 0.25μm),FID检测。方法基质加标回收率在77.86%~126.74%之间。
研究结果显示:东海近岸浙江段海域表层沉积物中∑PAH15在75.64~281.86ng/g之间,平均值为180.19ng/g。PAHs同系物中。3环PAHs(包括苊、苊烯、芴、菲和蒽)浓度最高,为105.84ng/g,占PAHs总量的59%;其次是4环PAHs(包括荧蒽、芘、苯并[a]蒽和屈)和6环PAHs(包括茚并[1,2,3-cd]芘和苯并[g,h,i]苝),分别为34.64ng/g和22.24ng/g,占PAHs总量的19%和12%;而5环PAHs(包括苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽)浓度最低,为17.48ng/g。与厦门西港、渤海、北黄海、胶州湾、美国Casco湾、地中海等表层沉积物中的PAHs总含量相比,该海域表层沉积物中∑PAH15含量属于较低水平。沉积物中6环PAHs具有较高浓度,表明各类热解过程是PAHs的主要来源。
从垂直分布上看,自表层以下34cm到表层沉积物中∑PAH15的含量介于123.79~290.92 ng/g之间,平均值为195.49ng/g。浓度最高值出现在表层以下14~16cm处,最低值在表层以下30~32cm处。∑PAH15在沉积物经过三个阶段的变化。从底层最小值(30~32cm)开始波动性的增加到最大值(14~16 cm),之后开始降低,在6~8cm处出现拐点,最后∑PAH15的含量趋于稳定。从PAHs组成分析,苊的含量最高,其浓度分布在8.52~48.34ng/g之间,平均值为28.87 ng/g。其次是蒽与菲,在7.71~55.94ng/g与7.25~49.65ng/g之间,平均值分别为27.83ng/g与25.83ng/g。其中大分子量的苯并[g,h,i]苝(Bghi)的含量较高,平均值为20.90ng/g,这表明各类热解过程是PAHs的主要来源。总体来看,柱状沉积物中3环PAHs占绝大多数,平均占到∑PAH15的57.15%;而4环与6环PAHs占19.53%与13.59%。5环PAHs的比例最小。垂直分布上,3环PAHs含量变化趋势与∑PAH15非常相似,但在4~6cm处开始减小,而6环PAHs增大,表明燃烧源产生的PAHs比例增加。
利用Fl/(Fl+Py)和BaA/(BaA+Chy)两组指标,分析了表层与柱状沉积物中PAHs的主要来源。结果表明:表层沉积物样品中,研究海域大多站位的Fl/(Fl+Py)>0.5、BaA/(BaA+Chy)> 0.2接近0.35,进一步证实沉积物中PAHs主要来源于燃烧源。柱状沉积物中,0~2cm和26~28cm两处的Fl/(Fl+Py)值介于0.4~0.5之间,但BaA/ (BaA+ Chy)>0.35,表明这两个深度沉积物中的PAHs来源于石油相关产品燃烧。24~26cm处指示为石油源(Fl/(Fl+Py) <0.4),其它深度段的Fl/(Fl+Py)值均大于0.5,表示PAHs主要来源于煤、木材燃烧。从12 cm以上部分BaA/ (BaA+Chy)<0.35,且Fl/(Fl + Py)的值亦有减小的趋势,表明近年来能源结构中煤、木材的比例有所下降,而石油相关产品燃烧的比例开始上升。
(参考文献、图、表略)