[00129123]城市湖泊水体微表层中短链氯化石蜡的富集特征及其影响因素研究

①课题来源与背景 短链氯化石蜡（short-chain chlorinated paraffins,SCCPs）是指碳链长度为C10C13的直链氯代烷烃,其氯的含量约为30～70%。研究表明,SCCPs具有持久性、长距离迁移能力、生物累积性和生物毒性等特征,是一种新型持久性有机污染物（persistent organic pollutants, POPs）。我国虽然并不直接生产SCCPs,但SCCPs以副产物的形式大量地存在于氯化石蜡工业品中。在氯化石蜡的生产和使用过程中,SCCPs会通过泄露、挥发等途径释放到环境中,引起环境污染,从而引起生态风险,并可能危害人类的健康。与其他POPs相似,水体是SCCPs的一个重要的“汇”,人类活动排放的SCCPs可通过大气干湿沉降、水-气交换、地表径流和污水排放等方式进入城市湖泊,对水体生态系统造成严重危害。 水体微表层（surface microlayer）指的是水体和大气之间的界面层,是小型浮游生物、鱼虾的卵和幼体、细菌等微小生物体的寄居场所。与其他水层相比,水体微表层中的营养物质浓度、浮游生物密度和污染物含量都存在着很大的差异。研究表明,微表层对PAHs、DDTs、PCBs和PBDEs等有机污染物具有不同程度的富集作用,这会增加寄居其中的小型浮游生物、鱼虾的卵和幼体等生物体对污染物的暴露风险。 ②研究目的与意义 SCCPs是一类新型POPs,研究SCCPs在水体微表层的富集特征及其影响因素具有非常重要的意义。城市湖泊是一个半天然水体,为研究SCCPs在水体微表层中的富集特征和探索其影响因素提供了很好的场所。因此,本课题以广州某城市湖泊为研究对象,测定了SCCPs在水体微表层和次表层的含量,分析了不同季节SCCPs在城市湖泊水体微表层的富集特征,探索了SCCPs在水体微表层中富集的影响因素。此外,SCCPs在城市湖泊表层水体的含量水平和污染特征也可以为我国参加斯德哥尔摩公约谈判提供基础数据。 ③主要论点与论据 本项目分析了2018年8月至2019年3月采集的13对广州某城市湖泊表层水体和微表层水体中SCCPs和TOC含量。结果表明,湖泊表层水体中SCCPs的含量为61.9~297 ng/L,平均值为153±69.5 ng/L。与其他研究相比,本研究湖泊表层水体中SCCPs处于中等水平。C10Cl6-7 SCCPs是湖泊表层水体中的主要SCCPs同族体。湖泊微表层水体中SCCPs的含量为177~562 ng/L,平均值为331±105 ng/L。微表层水体中SCCPs的碳组成模式和氯组成模式与表层水体中的SCCPs相比存在一定差异。夏季样品中微表层水体中SCCPs以C12-13Cl6-8 SCCPs为主要同族体。SCCPs在湖泊微表层的富集系数为0.9~4.0,平均值为2.5±1.2。总体而言,SCCPs在该城市湖泊水体微表层中存在富集现象。研究结果表明,SCCPs的富集系数与log Kow之间存在显著线性正相关性,说明SCCPs在水体微表层的富集情况与其的理化性质有关,随着疏水性的增强,SCCPs在水体微表层的富集能力增强。水体微表层中的总有机碳的富集情况也是影响微表层水体中SCCPs富集的主要因素之一。SCCPs在湖泊微表层水体中的富集系数与风速、水温和降雨量等气象参数之间不存在显著的线性相关性,说明这些气象参数不是控制SCCPs在水体微表层中富集的主要因素。 ④创见与创新 本研究首次报道了SCCPs这类新型持久性有机污染物在水体微表层的富集特征和影响因素,研究发现SCCPs在湖泊水体微表层存在不同程度的富集,且随着疏水性的增强,SCCPs在水体微表层的富集能力增强。研究成果为进一步开展微表层富集对SCCPs水-气交换的影响机制方面的研究打下了基础。 ⑤社会经济效益,存在的问题 该研究的成果提供了广州城市湖泊表层水体中SCCPs的污染水平数据,可为国际POPs履约服务;分析了城市湖泊水体微表层中SCCPs的富集情况及其影响因素,有利于了解SCCPs在水体中的迁移转化过程。SCCPs属于POPs的一类,SCCPs在水体微表层的富集情况及其影响因素的研究成果有利于了解其他POPs在水体中迁移和转化的规律。 ⑥历年获奖情况 无。