1、引用格式：温汉辉，郭源，胡凡，等东寨港红树林湿地沉积物中多环芳烃的空间分布特征及其来源解析安全与环境工程，（）：，（）：东寨港红树林湿地沉积物中多环芳烃的空间分布特征及其来源解析温汉辉，郭源，胡凡，胡甜，谢先军，李雪红（广东省有色金属地质局九四队，广东 清远 ；中国地质大学（武汉）环境学院，湖北 武汉 ；青岛市城阳区流亭街道办事处，山东 青岛 ）摘要：多环芳烃（）作为典型的持久性有机污染物，广泛存在于环境中。红树林湿地沉积物易于吸收并累积 ，研究红树林湿地沉积物中 的含量、污染水平和来源，对开展红树林环境保护、环境管理和污染物控制具有重要意义。采集海南东寨港红树林湿地表层沉积物和柱状沉积物，通
2、过对比 单体的相对含量分析其空间分布规律，并利用特征化合物法和主成分分析法对东寨港红树林湿地沉积物中 的污染来源进行解析。结果表明：东寨港红树林湿地表层沉积物中 处于轻度污染水平，柱状沉积物中 处于轻中度污染水平，且沉积物中都以中高环 为主；演丰东河表层沉积物中 污染水平远高于演丰西河表层沉积物，表层沉积物中 污染程度与红树林和污染源分布特征以及水动力条件有关；相关性分析结果显示，东寨港红树林湿地表层沉积物中 水平分布主要受污染源直接输入的影响，值、盐度和 均不是影响研究区表层沉积物中 水平分布的主要因素；东寨港红树林湿地沉积物中 的污染来源与当地居民的生活和生产方式密切相关，污染源类型主要为
3、煤炭燃烧源、生物质燃烧源、交通源。关键词：东寨港红树林湿地；沉积物；多环芳烃；空间分布；来源解析；生态风险中图分类号：；文章编号：（）收稿日期：开放科学（资源服务）标识码（）：基金项目：国家自然科学基金项目（）；中国地质调查局地质调查项目（）作者简介：温汉辉（），男，博士，高级工程师，主要从事环境地质方面的研究。：通讯作者：郭源（），男，硕士研究生，主要研究方向为环境地质。：，（，；，（），；，）：（），：，；，第 卷第期 年月安 全 与 环 境 工 程 ；，；，：；红树林是热带和亚热带地区重要的滨海生态系统，蕴藏着巨大的生物多样性，其主要生态作用是防止海岸侵蚀和保护海岸线。近年来，大量来自海
4、岸附近的环境污染物影响了红树林生态系统，其中含有苯环的多环芳烃（，）有机污染物最为典型。是一类含两个或更多苯环的持久性有机污染物，的性质介于苯和烯烃之间，具有致畸性、致癌性以及致突变性，且在环境中停留的时间越长，其毒性和致癌性越大。自然过程和人类活动所产生的 大部分随烟气进入大气中，小部分随废水、废渣排放至水体或土壤中。进入大气环境中的 ，特别是中高环 ，总是聚集在各种类型的固体颗粒物或气溶胶表面最后经干湿沉降、地表径流等途径进入水体和土壤环境中。但土壤中的 又会挥发至水体中，以低环 为主。的物理化学性质决定了其在水体中的含量极低，很容易吸附在沉积物上并在沉积物中积累，而吸附在沉积物中的 又会
5、在外界干扰时向上层水域迁移，或被以有机物质为食的底栖生物吸收，进入生物圈，形成“二次污染”。因此，沉积物被认为是 在环境中的汇和再排放源。近年来，我国在湿地沉积物 污染方面做了大量的研究工作，通过对南大港、长江口崇明、黄河口、胶州湾等多种湿地沉积物中 含量进行调查，结果显示湿地沉积物存在不同程度的 污染，且不同湿地沉积物介质中 含量表现为：河流沉积物湖泊沉积物海洋沉积物海湾沉积物，经济落后区域沉积物中 含量低于经济发达区域沉积物。湿地沉积物 污染已成为全球范围内一种普遍而严重的环境问题。近年来，湿地沉积物中 污染水平监测、污染源识别以及生态风险评估成为研究热点。东寨港位于中国海南岛东北部，独特
6、的地理位置和气候条件为港内带来大量的沉积物，是红树林植物生长的天堂。近年来，随着旅游城市的建设，东寨港红树林湿地生态系统环境污染问题因经济快速发展和人口活动密集增加而引起了人们的广泛关注。目前，关于东寨港红树林湿地沉积物污染的研究大多集中在重金属污染方面 ，而关于这一地区有机污染，特别是对 污染的研究极少。鉴于此，本研究根据东寨港红树林湿地沉积物中 的质量分数，分析了东寨港红树林湿地沉积物中 的污染水平和垂向上的空间分布规律，并结合土地利用类型对影响研究区沉积物中 污染分布的因素进行了深入探讨，在此基础上，利用特征化合物法和主成分分析法解析了研究区沉积物中 的污染源类型，量化了不同污染来源的贡
7、献率，系统评估了东寨港红树林湿地沉积物中 污染状况及其来源，以为保护红树林湿地和防治 污染提供科学依据。研究区概况与样品采集1.1研究区概况东寨港红树林湿地坐落于海南省海口市美兰区东北部，是我国最大的红树林生态群落（见图）。研究区海成地貌主要为滨海堆积平原，属于海成一级阶地，由全新统滨海相堆积层的细砂、粉细砂组成。东寨港红树林湿地在北回归线南部，为热带季风气候，年平均气温范围为 ，海水表层年平均温度为 ；年平均日照为 ，全年无雪，太阳年辐射量达 ；年平均降水量为 ，集中在夏季和秋季，全年约 为雨天，年平均蒸发量为 。1.2样品采集与测试为了保证所采集的沉积物样品具有代表性，根据东寨港红树林湿地
8、地形地貌、红树林分布情况，本研究沿东寨港红树林生长茂密的演丰东河和演丰西河两岸水流方向设置采样点位（见图），河流上、中、第期温汉辉等：东寨港红树林湿地沉积物中多环芳烃的空间分布特征及其来源解析图研究区地理位置和采样点分布图 下游各设置采样点位处，采样点仅限于低潮可接近区域。采样时间主要集中在夏季低潮时，于 年月至月采集东寨港演丰西河和演丰东河两岸的沉积物。其中，演丰西河设置 处采样点位，采样点编 号 为 ，、为表层（）沉积物样品，、为柱状（）沉积物样品（按 、和 层取样，如编号 表示演丰西河 采样区域 深度采样点，依此类推）；演丰东河设置 处采样点位，采样点编号为 ，、为表层（）沉积物样品，、
9、为柱状（）沉积物样品，编号规则同上。采集的所有沉积物样品密封于聚乙烯袋中，储存于 的保温箱中，待上机分析测定。沉积物中 种美国优控单体 的测试步骤如表所示。此外，对沉积物的 值、盐度和总有机碳（）进行了测定。其中，沉积物 值采用电表沉积物中 种美国优控单体 的测试步骤 步骤具体操作前处理样品研磨后过 目筛，称取 样品，加入适量无水硫酸铜，混合均匀后研磨成细粒状提取称取上述步骤中的样品，置于具塞玻璃管中，加入内标物和铜粉，玻璃棒搅拌均匀，并直接用铝箔包好，将样品装入索氏提取管中，平底烧瓶中加入 正己烷丙酮（）溶液，组装索氏提取装置，水浴加热，连续提取 浓缩浓缩提取液至小于，全部移至硅胶氧化铝复合
10、柱，用 正己烷二氯甲烷混合液洗脱，旋转蒸发至 后转移至样品瓶，氮吹至干，定容至 分析选用 毛细管柱作为色谱柱，高纯氮气为载气，进样口、检测器温度分别为 、，无分流进样，进样体积为，柱流量为 （恒流）；在 下保持 ，以 速率升至 ，后再以 速率升至 ，保持 ；离子源、接口以及四级杆温度分别为 、和 ，离子化能量为 ，采用离子扫描模式，质量扫描范围为 ，溶剂延迟时间 极法测定；沉积物盐度采用土壤水溶性盐分分析法测定；沉积物 采用 元素分析仪测定。以上测试分析均在中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室完成。结果与讨论 研究区沉积物中 的含量及其组成特征研究区表层（）沉积物中 以复合形式
11、存在，种美国优控 总量（）范围为 ，平均值为 ；种致癌性 单体（、）的 总 量（）在 低 于 检 出 限（）之间，平均值为 ，占 的比例为（见表）。依据 等 对沉积物中 种美国优控 进行的污染程度分级：当沉积物中 低于或等安全与环境工程 ：第 卷于 时，则 为 轻 度 污 染；当 沉 积 物 中 介于 之间时，则为中度污染；当沉积物中 在 之间时，则为重度污染；当沉积物中 高于 时，属于严重污染。根据该分级标准，研究区表层沉积物中 污染属于轻度污染水平。表研究区不同深度沉积物 和 含量 沉积物采样深度 （）最小值最大值平均值 （）最小值最大值平均值 注：“”指低于检出限。研究区柱状各层（、和
12、）沉积物中 的含量范围分别为 （平 均 值 为 ）、（平 均 值 为 ）、（平均值为 ）（见表）。通过对比研究区柱状沉积物各层中 的含量发现，主要富集在 深度沉积物中，这是由于受光照、温度等条件的影响，深度沉积物中的 易被光解和生物挥发，因此 深度沉积物中 低于深层沉积物；研究区不同深度（、和 ）沉积物中 含量范围分别为 （平均值为 ）、（平 均 值 为 ）和 （平均值为 ），其变化规律与 一致；研究区柱状各层（、和 ）沉 积 物 中 占 的比例依次为：、和，说明各层沉积物都存在强致癌风险。依据 等的分级标准 可知，研究区柱状沉积物样品 和 为中度污染水平，和 为中度污染水平，其余均为轻度污染
13、水平。按照其环数可以分成环、环、环、环和环 ，其中低环（环）以石油源和中低温燃烧为主要 来源，中高环（环）以高温燃烧为主要来源。研究区不同深度沉积物中 种美国优控 的组成特征如图所示，可见沉积物中 单体构成随着沉积物深度的变化而变化 。这是由于东寨港红树林湿地与琼州海峡连通，海水带动 迁移，使得沉积物中 含量和组成发生变化。其中，深度沉积物中 的环、环、环占比分别为 、；深 度 沉 积 物 中 的环、环、环占比分别为、；深度沉积物中 的环、环、环占比分别为、；深度沉积物中 的环、环、环的占比分别为、。由此可知：研究区沉积物中的低环 在深度 层位占比最大，在 层位占比最小；沉积物中的中环 在深度
14、 层位占比最大，在 层位占比最小；沉积物中的高环 在深度 层位占比最大，在 和 层位占比最小。研究区沉积物中的低环 占比从深度 到 呈现下降趋势，沉积物中的中环 占比在各深度保持稳定，而沉积物中的高环 占比从 到 呈现升高趋势。图研究区不同深度沉积物中 种美国优控 的组成特征 总体上看，研究区沉积物在各个深度上 中高环占比均大于低环占比，主要是因为沉积物中低环 容易被光解和生物降解，中高环 具有较强的稳定性和亲脂性，相对于低环 更容易储存在沉积物内并形成高含量累积。研究区沉积物中 的空间分布特征东寨港红树林湿地表层沉积物中 和 的空间分布，如图所示。第期温汉辉等：东寨港红树林湿地沉积物中多环芳
15、烃的空间分布特征及其来源解析图研究区表层沉积物中 和 含量的空间分布图 由图可见，在研究区表层沉积物中呈不均匀分布，且演丰东河表层沉积物中 污染水平（平均值为 ）高于演丰西河（平均值为 ）。这种分布特征与距离红树林远近、污染源分布情况以及水动力条件等因素有关。根据图中研究区不同土地利用类型分布可以看出，演丰西河周围多为红树林覆盖区，距离建筑用地和养殖区较远，并且因为演丰西河地理位置靠近港口，受海水水动力条件的影响更大，因此受污染程度较低；而演丰东河沿岸分布有大量水产养殖池塘，且居民生活和旅游观光等人为活动频繁，且相较于演丰西河水动力条件较弱，致使演丰东河两岸红树林受破坏程度较演丰西河更高。从沉
16、积物中 含量来看，研究区沉积物各采样点之间存在较大的差异。其中，演丰西河表层沉积物采样点 为 和 含量最高的采样点位，这是由于该采样点周围养殖区和居民生活区分布密集，大量生活和生产污水汇入，且距离港口较远，海水交换缓慢，使得 在该处累积造成含量较高；演丰东河表层沉积物采样点 处 和 含量最低，这是由于该采样点周边为东寨港红树林覆盖区，距离当地居民生活区和养殖区较远，且距离港口较近，与港内海水交换迅速，因此沉积物受 污染程度较低。演丰西河表层沉积物中 含量沿河流方向呈现先增加后减少的变化，上游和中游河段 含量偏高，主要是因为该河流上游和中游与港内海水交换少，且受人为活动的影响频繁，同时也说明陆源输入是这条河流表层沉积物中 的 一 个 重 要 来 源；演 丰 西 河 两 岸 沉 积 物 中 含量整体上表现出沿河流方向逐级递减的变化规律，然而在西岸沉积物中 含量出现两个峰值，可能是由于这些位置有新的 来源，即 通过支流或人工排水渠进入沉积物中；演丰西河上游河段的 和 采样点与半开放养殖池塘的排水渠相通，长期承接生活生产废水，故表现出沉积物中高水平的 含量。与演丰西河不同的是演丰东河表层沉积物
