山东半岛典型海岸带多环芳烃分布特征、来源解析及风险评价_张道来.pdf

2016 年 9 月 September 2016 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 35，No． 5 521 ～529 收稿日期 2016 －01 －20; 修回日期 2016 －05 －21; 接受日期 2016 －07 －15 基金项目 国家自然科学基金资助项目 41306064， 41376075 ; 国土资源部公益性行业基金项目 201411072 ; 中国地质调查 局地质调查工作项目 GZH201100203， 12120113015400 ; 国家科技基础性工作专项 2013FY112200 作者简介 张道来， 在读博士研究生， 助理研究员， 主要从事环境有机地球化学研究工作。E- mail zhangdaolai1984163． com。 通讯作者 印萍， 博士， 研究员， 主要从事海岸带环境演化研究工作。E- mail 1419685757 qq． com。 张道来，刘娜，朱志刚， 等． 山东半岛典型海岸带多环芳烃分布特征、 来源解析及风险评价［J］ ． 岩矿测试， 2016， 35 5 521 －529． ZHANG Dao- lai ，LIU Na，ZHU Zhi- gang，et al． Distribution，Sources and Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Surface Sediments from Typical Coast of Shandong Peninsulia［J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2016， 35 5 521 － 529．【DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2016． 05． 011】 山东半岛典型海岸带多环芳烃分布特征、 来源解析及风险评价 张道来1， 2， 3，刘娜4，朱志刚2，路晶芳2，林学辉2，侯国华2，印萍2* 1． 中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室，山东 青岛 266071; 2． 青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071; 3． 中国海洋大学海洋地球科学学院，山东 青岛 266071; 4． 青岛大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266071 摘要 山东半岛海岸带面临着各类复杂的环境问题， 尤其是受到了多环芳烃 PAHs 等持久性有机物的污 染， 本文研究了整个山东半岛典型海岸带 62 个站点表层沉积物中 PAHs 的含量及其分布特征， 并对其来源 和潜在风险进行解析与评价。研究表明， 该地区表层沉积物中 16 种 PAHs 总含量为 0． 06 ～ 3191． 40 ng/g 平均值 262． 08 ng/g ， 与国内外海岸带相比， 山东半岛海岸带表层沉积物中 PAHs 整体污染状况处于较低 水平， 但个别站点的 PAHs 含量偏高。运用特征比值法、 相关性分析及主成分分析法解析研究区 PAHs 主要 来源为木柴、 煤炭、 油类的燃烧以及油类泄露的联合作用。采用效应区间低值法 ERL 和中值法 ERM 对 PAHs 进行生态风险评价， 结果表明莱州湾周边所有站点及威海、 青岛周边个别站点苊、 芴浓度位于 ERL 值 与 ERM 值之间， 但多数站点对生态环境潜在负面效应很小。山东半岛典型海岸带中 PAHs 对生物的毒副作 用尚在安全可控范围内， 极少对生态环境产生负面效应。 关键词 多环芳烃; 来源; 风险评价; 海岸带; 山东半岛 中图分类号 O625． 1文献标识码 A 多环芳烃 PAHs 狭义上是指含有一个以上苯环 的芳香化合物， 在工业生产、 有机物热解或不完全燃 烧等过程产生， 已被证明具有高致毒性， 大多能危害 人类健康 ［ 1 ］。在环境中的广泛分布及其对生态环境 的潜在毒性已引起人们的高度重视， 很多学者对其在 多种环境介质中的含量、 分布等进行了大量研究， 尤 其是美国环境保护署确定的 16 种优先控制的 PAHs 污染物成为关注的焦点 ［ 2 －7 ］。海岸带区域是一个复 合生态系统， 突出的资源与环境优势使其成为与人类 生存发展最为密切的区域之一。随着海岸带人口快 速集中和经济总量规模化聚集， 海岸带面临着富营养 化、 化学污染严重等各类环境问题 ［ 8 －12 ］， 尤其是 PAHs 等持久性有机物的污染日益突出。 近年来科研工作者已对山东省海岸带地区的环 境进行了大量关于有机污染物的研究 ［ 13 －16 ］， 如 Wang 等 ［ 13 ］对渤海湾及其近海、 张明亮等［ 14 ］对莱州湾、 王江 涛等 ［ 15 ］对青岛近海、 郎印海等［ 16 ］对日照近岸海域表 层沉积物中 PAHs 进行研究， 但这些研究主要集中在 黄河三角洲、 渤海湾、 莱州湾等局部海岸带区域， 很少 涉及整个山东半岛海岸带的污染问题， 因此本研究对 整个山东半岛典型海岸带中 PAHs 的含量、 分布特征 进行研究， 进一步圈定其主要来源， 并对其潜在风险 125 ChaoXing 展开评价， 以期为整个山东省海岸带生态保护、 环境 管理和污染治理提供基础数据支撑。 1实验方法 1． 1样品采集 本研究在山东半岛典型海岸带共涉及站点 62 个， 其中本实验室采集处理57 个站点样品， 莱州湾 海岸带数据引用张明亮等 ［ 14 ］研究资料中 5 个站点， 由北部莱州湾周边海岸带至南部绣针河口， 按周边海 域划分分别为 东营周边海岸带 D1 ～ D4 、 莱州湾周 边海岸带 L1 ～ L5 、 烟台周边海岸带 Y1 ～ Y15 、 威 海周边海岸带 W1 ～ W17 、 青岛周边海岸带 Q1 ～ Q15 、 日照周边海岸带 R1 ～ R6 ， 各站点分布如图 1 所示。用抓斗式采样器采集表层沉积物样品 0 ～5 cm ， 装入洁净铝箔样品袋中密封避光低温保存， 运 至实验室， 冷冻干燥后研磨， 过100 目的筛网待测。 1． 2仪器与主要试剂 SPE 固相萃取仪 美国 VaMaster 公司 ， 固相萃 取柱; HG － 12A 型氮吹仪 上海泉岛科贸有限公 司 ; 真空冷冻干燥仪 FDA8508， 美国 SIM 公司 ; KQ －250DE 型数控超声波清洗机 昆山市超声仪器 有限 公 司 ; LC － 20AT 型 高 效 液 相 色 谱 系 统 HPLC， 日本岛津公司 。 16 种 2000 μg/mL PAHs 混标 溶于二氯甲烷 － 正己烷混合液 1 ∶ 1， 体积比 。 丙酮、 正己烷、 二氯甲烷、 甲醇、 乙腈等均为色谱 纯 德国 Merck 公司 ; 高纯 N2 99． 999 ; 二次蒸 馏水; 无水硫酸钠 优级纯 。硅胶于 70℃烘箱中活 化 12 h， 无水硫酸钠及氧化铝均在 450℃灼烧 4 h。 1． 3样品前处理 称取 0． 5 g 沉积物样品， 用 20 mL 正己烷 － 丙 酮混合液 1 ∶ 1， 体积比 超声提取20 min， 离心分离 上清液。重复 3 次， 合并上清液， 加铜片除硫 放置 一夜 。提取液经氮吹浓缩至 1 mL 以下进行柱层 析净化， 层析柱自下而上依次为去活化的硅胶 1 g 、 氧化铝 0． 5 g 、 无水硫酸钠 0． 5 g 。首先 采用10 mL 正己烷活化萃取柱， 除去柱中杂质， 再加 入浓缩后的提取液， 依次用 10 mL 正己烷、 35 mL 二 氯甲烷 － 正己烷 体积比 7 ∶ 3 洗脱， 保留二氯甲烷 － 正己烷洗脱液。氮吹浓缩至 0． 5 mL 以下， 重复 3 次， 最后甲醇定容至 0． 5 mL， 转移至 2 mL 样品瓶 中利用高效液相色谱仪 HPLC 进行测定。 图 1山东半岛典型海岸带表层沉积物采集站位图 Fig． 1Location of the surface sediments of the coastal zones in Shandong peninsula，China 225 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 1． 4HPLC 色谱条件 色谱柱 Waters PAH C18柱 5 μm 250 mm 5 μm， 美国 Waters 公司 ， 采用梯度洗脱淋洗方式 0 ～5 min， 流动相为 V水∶ V乙腈50 ∶ 50; 5 ～20 min， 流动相为 V水∶ V乙腈 0 ∶ 100， 以 100 乙腈保持 8 min; 28 ～35 min， 流动相为 V水∶ V乙腈50 ∶ 50， 流 速 1． 5 mL/min， 紫外检测波长 228 nm。荧光检测 器 0 ～ 13． 5 min， 发射波长 340 nm， 激发波长 260 nm; 13． 5 ～ 29． 5 min， 发射波长 482 nm， 激发波长 250 nm。进样量 20 μL。 1． 5质量控制与质量保证 每 10 个样品增加空白样和平行样， 平行样的标 准偏差平均为 7． 8。通过基体加标回收率来控制 数据准确性， 基质加标回收率为 75 ～ 107。 16 种PAHs 标准曲线的相关系数均大于 0． 999。 2结果与讨论 2． 1PAHs 的分布特征和污染水平 山东半岛典型海岸带表层沉积物中 16 种 PAHs 均有检出， 总量为 0． 06 ～3191． 40 ng/g， 平均含量为 262． 08 ng/g。青岛周边海岸带 Q12 站点检出的总 量最高 3191． 40 ng/g ， 但仅有 7 种 PAHs 被检出; 其次为威海周边海岸带 W5 1675． 92 ng/g 、 青岛周 边海岸带 Q11 1366． 70 ng/g ， 所检出 PAHs 种类分 别为 16 种与 13 种。而含量最低的站点为烟台周边 海岸带 Y4 0． 06 ng/g ， 仅有 2 种 PAHs 被检出， 同 时也是检出种类最少的站点， 其余站点含量较高。 研究区内 16 种 PAHs 均被检出的站点有 21 个， 其 中莱州湾周边海岸带 2 个站点 L1、 L2 ， 威海周边 海岸带除 W16 外的 16 个站点， 东营周边海岸带 D4 站点， 青岛周边海岸带 2 个站点 Q5、 Q7 。烟台周 边海岸带 Y4 站点检出种类最少， 仅检出苯并 a 蒽 和茚并 1， 2， 3 － cd 芘， 青岛周边海岸带 Q12 站点 和东营周边海岸带 D2 站点次之， 分别检出 7 种和 8 种PAHs。在所有站点中， 除苊检出率为 58． 06， 二氢苊检出率为 62． 90， 二苯并 a， h 蒽检出率为 75． 81外， 其余 13 种 PAHs 的检出率均超过 80。 沉积物中 PAHs 污染水平可以分为 4 级 低污 染 0 ～100 ng/g 、 中度污染 100 ～ 1000 ng/g 、 高 度污染 1000 ～5000 ng/g 、 重度污染 5000 ng/g以 上 ［17 ］。本研究区 PAHs 属高度污染的站点约占 4． 84， 包括威海周边海岸带 W5、 青岛周边海岸带 Q11 和 Q12 站点。属中度污染的站点占 46． 77， 包含东营周边海岸带 L1 ～ L5， 威海周边海岸带除 W5 外所有站点， 日照周边海岸带 R3 站点， 青岛周 边海岸带 Q3、 Q5、 Q6、 Q7、 Q9、 Q10、 Q15 站点。其余 48． 39站点中 PAHs 属低污染状况。PAHs 含量在 各站点间差异较大， 检出种类也明显不同， 可见山东 半岛典型海岸带均受到 PAHs 污染， 但不同地区、 不 同站点污染程度差异明显。 为深入了解山东半岛海岸带表层沉积物中 PAHs 的污染水平， 将本研究结果与国内外一些典 型海岸带表层沉积物进行对比 表 1 。结果显示， 我国不同海岸带沉积物中 PAHs 的浓度变化范围较 大 几十到几千 ng/g ， 本研究中 PAHs 污染水平稍 低于天津高沙岭潮间带、 黄海海岸带表层沉积物， 远 低于珠江三角洲、 厦门西港、 大连湾、 美国旧金山海 湾; 但高于湄洲湾、 渤海湾、 杭州湾及国外也门湾等 几个海湾。日照、 东营、 烟台周边所属海岸带在全国 范围内处于较低水平， 但莱州湾、 青岛、 威海周边海 岸带个别站点处 PAHs 含量偏高， 且 16 种 PAHs 均 有不同程度的检出。 表 1国内外典型海岸带表层沉积物中 PAHs 含量对比 Table 1Concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments from other coastal zones of the world 山东半岛典型 海岸带 本研究区 PAHs 平均值 ng/g 国内外 其他区域 PAHs 平均值 ng/g 参考 文献 山东半岛262．08珠江三角洲4891． 40［ 18］ 莱州湾554．24厦门西港1227． 70［ 19］ 青岛周边496．46大连湾1152． 08［ 20］ 威海周边326．14天津高沙岭418．20［ 21］ 日照周边58．54湄洲湾256．10［ 22］ 东营周边22．26杭州湾263．60［ 23］ 烟台周边6．38渤海湾175．10［ 24］ 也门湾82．40［ 25］ 旧金山海湾7475． 00［ 26］ 2． 2PAHs 的来源解析 不同环数 PAHs 所占比例与 PAHs 来源具有较 大关系。研究区海岸带 2 3 环 PAHs 所占的比例 为 0. 00 ～90. 95， 其中东营周边海岸带 43. 88 ～65. 15， 莱州湾海域海岸带 77. 79 ～ 90. 95， 烟台周边海岸带 0. 00 ～ 84. 69， 威海周边海岸 带 15. 43 ～ 32. 76， 青岛周边海岸带 1. 24 ～ 43. 85， 日照周边海岸带 25. 20 ～ 38. 35。莱 州湾周边海岸带与东营周边海岸带 2 3 环 PAHs 均占较大比重， 由于 2 环和 3 环 PAHs 主要为石油 源， 说明 2 3 环比例较高的区域多来源于海洋石油 泄漏。所有站点中 5 6 环 PAHs 所占比例为 325 第 5 期张道来， 等 山东半岛典型海岸带多环芳烃分布特征、 来源解析及风险评价第 35 卷 ChaoXing 0. 58 ～ 80. 43， 各区域 5 6 环 PAHs 所占比例 依次为 东营周边海岸带 21. 02 ～ 42. 96， 莱州 湾周边海岸带 0. 58 ～ 4. 78， 烟台周边海岸带 4. 93 ～ 66. 50， 威 海 周 边 海 岸 带 35. 31 ～ 54. 56， 青岛周边海岸带 4. 05 ～ 80. 43， 日照 周边海岸带 40. 95 ～ 68. 12。在所有站点 PAHs 总含量中， 贡献率最高的是荧蒽 28. 21 和菲 12. 22 ， 其次是芴 8. 32 ， 二氢苊、 苊的贡献 率最低 0. 53、 1. 20 ， 其他 PAHs 贡献率各不相 同， 并且个别 PAHs 并未检出。 整个山东半岛海岸带表层沉积物中不同环数 PAHs 对总浓度的贡献率依次为 4 环 41. 98 ＞ 3 环 23. 91 ＞5 环 21. 63 ＞ 6 环 9. 31 ＞ 2 环 3. 17 ， 样品中以 4 ～ 6 环贡献率较高， 而 2 3环贡献率略低。而各不同区域 PAHs 环数分布 略有不同， 分别为东营周边海岸带 3 环 28. 25 ＞ 4 环 26. 61＞ 2 环 19. 79＞ 5 环 13. 46 ＞ 6 环 11. 89 ， 莱州湾周边海岸带 3 环 77. 89 ＞4 环 11. 82 ＞ 2 环 6. 40 ＞ 5 环 2. 08 ＞ 6 环 0. 55 ， 烟台周边海岸带 2 环 52. 50 ＞ 3 环 22. 38 ＞ 4 环 12. 72 ＞5 环 8. 22 ＞6 环 4. 18 ， 威海周边海岸带 4 环 32. 47 ＞ 5 环 31. 19 ＞ 3 环 19. 06 ＞6 环 15. 46 ＞ 2 环 1. 82 ， 青岛周边海岸 带 4 环 62. 03 ＞ 5 环 21. 49 ＞ 6 环 7. 62 ＞3 环 7. 56 ＞ 2 环 1. 30 ， 日照周 边海岸带 5 环 33. 49 ＞ 2 环 20. 13 ＞ 4 环 18. 54 ＞ 6 环 17. 68 ＞ 3 环 10. 16 。不 同地区不同环数 PAHs 所占比例差别不一， 因此不 同海域 PAHs 来源差别明显。 Ant/ Ant Phe 蒽/ 菲 蒽 ; Flu/ Flu Pyr 荧蒽/ 荧蒽 芘 ; BaA/ BaA Chr 苯并 a 蒽/ 苯并 a 蒽 屈 ; IP/ IP BghiP 茚并 1， 2， 3 － cd 芘/ 茚并 1， 2， 3 － cd 芘 苯并 g， h， i 苝 。 图 2山东半岛海岸带表层沉积物中 PAHs 特征分子比值法来源判定指标 Fig. 2PAHs ratios and their sources in the surface sediments of the coastal zones in Shandong peninsula，China 环境中 PAHs 的主要来源包括自然源和人为 源。自然源主要包括 森林火灾、 火山喷发以及微生 物的作用过程。人为源包括各种化石燃料 煤、 石 油和天然气 以及木材、 纸张及其他含氢化合物的 不完全燃烧、 石油泄漏、 工业“三废” 及固体废弃物 焚烧、 汽车尾气等 ［27 ］。不同污染源产生 PAHs 的种 类和浓度不同， 对环境的贡献率也不一样。分子比 值法、 SPSS 相关性及主成分分析法由于简便实用， 被许多研究者所采纳， 本研究采用以上方法对山东 半岛典型海岸带表层沉积物中 PAHs 来源进行 解析。 2． 2． 1分子比值法 本研究主要采用 Ant/ Ant Phe 、 Flu/ Flu Pyr 、 BaA/ BaA Chr 、 IP/ IP BghiP 这 4 个判 定指标 ［7 ］来确定山东半岛海岸带表层沉积物中 PAHs 来源 图 2 。通过 Ant/ Ant Phe 、 Flu/ Flu Pyr 这 2 项指标综合得出莱州湾周边海岸带均为 草木、 煤炭等燃烧源。青岛周边海岸带区域中， Q1、 Q2、 Q13 为石油源与石油燃烧源混合来源， Q4 为石 油燃烧源， Q14、 Q15为石油源与煤炭、 草木燃烧混 425 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 合源， 其余站点为煤炭、 草木燃烧源。威海周边海岸 带除 W5 为石油燃烧源外， 其余站点均为石油源与 煤炭、 草木燃烧混合源。日照周边海岸带 R6 为石 油源与燃烧源混合来源， R2、 R3 为石油源与煤炭、 草木燃烧混合源， 其余站点为煤炭、 草木燃烧源。东 营周边海岸带 D1 站点为石油源与燃烧源混合来 源， D4 为煤炭、 草木燃烧源， 其余站点为石油源与煤 炭、 草木燃烧源混合来源。烟台辖区海岸带 Y1 为 石油燃烧源， Y3、 Y12 为石油源与燃烧源混合来源， Y11 为煤炭、 草木燃烧源， 其余站点为石油源与煤 炭、 草木燃烧源混合来源。 另外由 BaA/ BaA Chr 、 IP/ IP BghiP 两 项来源判定指标得出莱州湾周边海岸带主要为石油 源。青岛周边海岸带 Q1 为石油源与石油燃烧源混 合来源， Q2、 Q10、 Q14 为石油源与煤炭、 草木燃烧混 合来源， Q3、 Q4 为煤炭、 草木燃烧源， Q5、 Q7、 Q8、 Q15 为石油、 煤炭、 草木等燃烧源， Q6、 Q9、 Q13 为石 油燃烧源， Q11、 Q12 为石油源。威海周边海岸带所 有站点均为石油、 煤炭、 草木燃烧混合来源。日照周 边海岸带 R1、 R2、 R4、 R5 为煤炭、 草木燃烧源， R6 为石油源与煤炭、 草木燃烧混合来源， R3 为石 油、 煤炭、 草木燃烧源。东营周边海岸带 D1 为石油 燃烧源， D2 为石油源与煤炭、 草木燃烧源混合来源， D3、 D4 为煤炭、 草木等燃烧源。烟台周边海岸带 Y1、 Y4、 Y6、 Y7、 Y8、 Y9、 Y10、 Y12、 Y13、 Y14、 Y15 站 点主要来源为草木、 煤炭等燃烧， Y2、 Y11 为石油、 草木、 煤炭等燃烧混合来源， Y3 为石油燃烧源， Y5 为石油源与煤炭、 草木燃烧混合来源。 多种分子特征比指标表明莱州湾、 威海周边海 岸带 PAHs 主要来源为石油源与草木、 煤炭等燃烧 源混合来源。青岛周边海岸带、 日照周边海岸带、 东 营周边海岸带、 烟台周边海岸带主要为石油源、 石油 燃烧源与草木、 煤炭等燃烧源混合来源。 2. 2. 2相关性与主成分分析法 对 16 种 PAHs 进行相关性分析， 结果显示萘、 二氢苊、 苊、 芴、 菲 5 种 3 环以下的 PAHs 相互之间 相关性较好， 说明这 5 种化合物可能为同一来源。 4 环以上高环数 PAHs 相互之间相关性较好， 说明这 几种高环 PAHs 的来源趋同。而 3 环以下与 4 环以 上 PAHs 之间相关系数较低， 不存在明显的线性相 关， 表明其来源明显差别。这与“通常低分子量 2 3 环 PAHs 主要来源于石油类污染和天然成岩 过程; 高分子量 4 环及以上 的 PAHs 主要来源于 高温燃烧” 的理论相符 ［28 ］。 将采样站点与 PAHs 含量作为一个关系矩阵， 对 矩阵进行归一化处理后用主成分分析法进行分析， 运 算得到各因子的主成分权重和各主成分所解释的累 计方差 表2 。 表 2主成分分析累计特征值、 方差及 PAHs 在主成分上的 因子载荷 Table 2The characteristic value，variance of PCA and factor loading of principal component of PAHs 项目 主成分 1234 特征值6. 9993．5412． 4871． 701 方差 41． 169 20．82714．62810． 007 累计方差 41． 16961．996 76．62486． 630 萘0．3380．7360． 2330． 067 二氢苊0．3920．504－0． 0880． 108 苊0．3400．6920． 0650． 263 芴0．2380．8280． 0280． 404 菲0．4910．772－0．080． 205 蒽0．8040．164－0． 381－0． 335 荧蒽0．2120．0580． 864－0． 435 芘0．8550．181－0． 302－0． 230 苯并 a 蒽0．925－0．167－0．28－0． 147 屈0．813－0．4120．060．352 苯并 b 荧蒽0．801－0．054－0． 371－0． 358 苯并 k 荧蒽0．514－0．0820． 766－0． 289 苯并 a 芘0．564－0．5030． 2570． 554 二苯并 a， h 蒽0．645－0．4830． 2090． 527 苯并 g， h， i 苝0．741－0．217－0． 304－0． 222 茚并 1， 2， 3 － cd 芘0．821－0．399－0． 0680． 171 总和0．7170．1420． 645－0． 188 结果 显 示，第 1 主 成 分 的 方 差 贡 献 率 占 41. 169， 前 2 个主成分的累计方差贡献率为 61. 996， 前 3 个主成分的累计方差贡献率为 76. 624， 前 4 个主成分的累积方差贡献率为 86. 630， 4 个主成分可代表山东半岛典型海岸带 表层沉积物中 PAHs 的绝大部分信息。蒽、 芘、 苯并 a 蒽、 屈、 苯并 b 荧蒽、 苯并 a 芘、 二苯并 a， h 蒽、 苯并 g， h， i 苝、 茚并 1， 2， 3 － cd 芘在第 1 主 成分的因子载荷都大于 0. 7， 说明第 1 主成分主要 代表高环组分。第 2 主成分中萘、 二氢苊、 苊、 芴、 菲 五种低环组分因子载荷大于 0. 5 且除二氢苊、 苊外 其余均在 0. 7 以上， 说明第 2 主成分主要代表低环 组分。荧蒽、 苯并 a 芘、 二苯并 a， h 蒽在第 3、 4 主成分中因子载荷大于 0. 5。研究表明， 荧蒽主要 来自于煤炭燃烧， 芘主要来源为木柴燃烧， 茚并 1， 2， 3 － cd 芘、 苯并 a 芘、 屈主要来源于汽油和 525 第 5 期张道来， 等 山东半岛典型海岸带多环芳烃分布特征、 来源解析及风险评价第 35 卷 ChaoXing 柴油等化石燃料， 二苯并 a， h 蒽、 苯并 a 蒽、 苯并 b 荧蒽主要来源于油类的不完全燃烧， 二氢苊、 萘 主要为石油源 ［14 ］。因此， 主成分 1、 3、 4 主要表现为 木材、 油料等化石燃料等燃烧源， 主成分 2 主要表现 为石油源。 通过多种源解析研究可知， 山东半岛典型海岸 带中 PAHs 来源主要为木柴、 煤炭、 油类的燃烧以及 油类泄露的联合作用结果。但各地区仍存在一定差 异， 莱州湾、 日照周边海岸带、 威海周边海岸带 PAHs 主要来源为石油源与草木、 煤炭等燃烧源混合来源; 青岛周边海岸带、 东营周边海岸带、 烟台周边海岸带 主要为石油源、 石油燃烧源与草木、 煤炭等燃烧源混 合来源。其来源可能是海上石油钻探、 运输以及船 舶航运等造成的直接石油释放， 同时 2011 年渤海康 菲石油严重石油泄漏事件造成的原油直接泄漏也是 造成山东半岛石油污染的重要原因， 另外沿海城市 旅游业的发展导致的汽车尾气排放产生的石油燃烧 源、 周边城市冬季取暖及农田秸秆等燃烧源也是山 东半岛海岸带表层沉积物中 PAHs 的主要来源。综 合来看， 山东半岛典型海岸带表层沉积物中 PAHs 来源多样， 且不同地区存在一定差别， 但石油源是共 同来源， 这可能与山东沿海海运发达、 码头较多存在 一定关系， 同时汽车燃油污染源也不可忽视。 2． 3PAHs 的生态风险评价 自20 世纪90 年代美国环保局 USEPA 提出生 态风险评价的概念以来， 该领域经历了二十多年的 发展， 并取得很大进展。效应区间低值法 ERL 和 效应区间中值法 ERM ［29 ］由于其简便易行已被研 究者广泛采用且被证实效果较好。借助 ERL 和 ERM 的值可评估有机污染物的生态风险效应 若污 染物浓度 ＜ ERL， 则生态风险小于10， 对生物的毒 副作用不明显， 极少产生负面生态效应; 若污染物的 浓度在两者之间， 则偶尔发生负面生态效应; 若污染 物浓度 ＞ ERM， 则生态风险大于 75， 对生物会产 生毒副作用， 经常会出现负面生态效应。因此， 本文 也采用效应区间低、 中值法， 对山东半岛典型海岸带 表层沉积物中的 PAHs 进行生态风险评价 表 3 。 通过分析数据发现， 除芴的平均值位于 ERL 与 ERM 之间， 其余站点 15 种 PAHs 平均值均小于 ERL， 说明生态风险小于10， 对生物的毒副作用不 明显， 极少产生负面生态效应。莱州湾周边海岸带 所有站点芴含量及除 L3 以外所有站点苊含量， 威海 W5、 W9 及青岛周边海岸带 Q5、 Q6 芴含量位于 ERL 与 ERM 之间， 青岛周边海岸带 Q12 站点荧蒽含量 位于 ERL 与 ERM 之间， 青岛周边海岸带 Q11 站点 苯并 a 芘、 二苯并 a， h 蒽含量位于 ERL 与 ERM 之间， 威海 W9 站点二苯并 a， h 蒽含量位于 ERL 与 ERM 之间， 说明山东半岛典型海岸带少数站点表 层沉积物中 PAHs 含量对生物偶尔发生负面生态效 应， 但总体上不存在严重的生态风险。另外， 苯并 b 荧蒽、 苯并 k 荧蒽、 茚并 1， 2， 3 － cd 芘和苯并 g， h， i 苝没有最低安全值， 而本次调查中发现这几 种高分子量的 PAHs 在各站位均被检出， 因此对这 些化合物的生态风险评价需要进一步研究和确认。 表 3山东半岛典型海岸带表层沉积物中 PAHs 含量与生态 风险限值 Table 3Concentration ranges of PAHs in the surface sediments of the coastal zones in Shandong peninsula and toxicity guidelines PAHs 种类 PAHs 含量 ng/g PAHs 平均值 ng/g 生态风险限值 ng/g ERLERM 萘ND ～56．608．311602100 二氢苊ND ～20．521．4044640 苊ND ～25．403．1416500 芴ND ～234．0021．8219540 菲ND ～231．0032．022401500 蒽ND ～95．274．2885． 31100 荧蒽ND ～2989． 0073．946005100 芘ND ～146．6213．446652600 苯并 a 蒽ND ～120．958．422611600 屈ND ～206．2214．233842800 苯并 a 芘ND ～463．4418．024301600 二苯并 a， h 蒽 ND ～227．0811．4763．4260 总量0．06 ～3191．40262．08402240792 3结论 本研究对整个山东半岛典型海岸带表层沉积物 中 PAHs 总量进行测定， 与国内外其他海湾表层沉 积物相比， 山东半岛海岸带 PAHs 污染状况整体处 于较低水平， 但莱州湾、 青岛、 威海周边海岸带个别 站点处 PAHs 含量偏高。运用源解析法确定了山东 半岛典型海岸带中各海域 PAHs 来源， 不同海域有 一定差别， 但来源主要为木柴、 煤炭、 油类的燃烧以 及油类泄露的联合作用结果， 与先前有关部分海域 的研究基本一致。生态风险评价分析发现山东半岛 海岸带表层沉积物总体对环境危害很低， 尚在安全 可控范围内。因此山东半岛在大力发展蓝色经济的 同时要更加注重半岛内环境污染控制与监测， 减少 各类污染物对半岛海岸带环境的影响。 本次研究采集的样品有限， 研究结果仅为山东 625 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 半岛 PAHs 污染状况提供参考， 后续工作将结合 PAHs 的时间变化特征及不同介质中分布进行研 究， 并对其污染修复及治理探究切实可行的方案。 4参考文献 ［ 1］Calln M S， Lpez J M， Iturmendi A， et al． Nature and SourcesofParticleAssociatedPolycyclicAromatic Hydrocarbons PAHs in the Atmospheric Environment of an Urban Area［J］ ． Environmental Pollution， 2013， 183 166 －174． ［ 2］Guo G H，Wu F C，He H P，et al． Distribution Characteristics and Ecological Risk Assessment of PAHs in Surface Waters of China［J］ ． Scientia Sinica Terrae， 2012， 55 6 914 －925． ［ 3］Wu Y， Zhang J， Zhu Z J． Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Sediments of the Yalujiang Estuary， North China ［ J］ ． Marine Pollution Bulletin， 2003， 46 619 －625． ［ 4］Chen C W， Chen C F． Distribution， Origin， and Potential ToxicologicalSignificanceofPolycyclicAromatic Hydrocarbons PAHs inSedimentsofKaohsiung Harbor， Taiwan［ J］ ． Marine Pollution Bulletin， 2011， 63 417 －423． ［ 5］陆志强， 郑文教， 马丽． 九龙江口及邻近港湾红树林区 沉积物中多环芳烃污染现状及评价［J］ ． 台湾海峡， 2007， 26 3 321 －326． Lu Z Q， Zheng W J， Ma L． Status and Assessment of PAHs Pollution in Surface Sediment of Mangrove Areas in Jiulongjiang Estuary and Neighboring Harbors［J］ ． Journal of Oceanography in Taiwan Strait， 2007， 26 3 321 －326． ［ 6］王学军， 任丽然， 戴永宁， 等． 天津市不同土地利用类 型土壤中多环芳烃的含量特征地理研究［J］ ． 地理研 究， 2003， 22 3 360 －366． Wang X J， Ren L R， Dai Y N， et al． Contents of PAH Compounds in Different Types of Soils in Tianjin Area ［ J］ ． Geographical Research， 2003， 22 3 360 －366． ［ 7］邓伟． 南黄海、 东海表层沉积物中脂肪烃与多环芳烃 的分布特征及来源初步研究［ D］ ． 青岛 中国海洋大 学， 2013． Deng W． A Preliminary Study on the Composition， Distribution and Source Apportionment of Aliphatic and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Surface Sediments from the South Yellow Sea and East China Sea［D］ ． Qingdao Ocean University of Chin