湿地沉积物HCHs和DDTs含量

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胶州湾位于山东半岛南岸,是一个典型的温带半封闭海湾,注入的大小河流有十几条,其中大沽河是注入胶州湾流程最长、流域面积最广的河流,其发源于山东烟台招远市的阜山西麓,流经招远、栖霞、莱州、莱阳、莱西、平度、即墨、城阳、胶州等九市(区),河道全长179km,总流域面积为46553km2,河道平均宽46m,多年平均径流量6.02亿m3,属季节性河流[1]。大沽河入海口湿地是青岛市最大的一片浅海湿地,面积约440km2,是鱼类、贝类等水生动物和野生动物的栖息、繁衍场所,在净化环境、减轻灾害、保护海岸线和维持生物多样性中发挥着重要作用。六六六(HCHs)与滴滴涕(DDTs)属于有机氯农药,曾作为杀虫剂广泛使用在农业生产中。但由于其毒性大,化学性质稳定,在残留物中半衰期可达几十年,在世界范围内早已被列为禁止生产、禁止使用产品,我国已于1983年停止生产使用。但由于这两种物质在环境中的持久性和较强的脂溶性,残留于土壤和空气中的农药容易通过地表径流、大气沉降等形式汇于江河水流,最后注入大海,在沉积物中积累,并通过生物富集放大,给海洋环境和水产品安全带来危害。近年来,对胶州湾海域有机氯农药的研究已有报道[2-4],但未见有关胶州湾浅海湿地沉积物中有机氯污染状况的研究报道。在实施国家海洋公益项目“胶州湾湿地生态系统功能保护与生态修复研究”课题过程中,课题组以胶州湾大沽河口湿地为研究区域,分别于2009年2月,5月,8月,11月进行沉积物采集,并对沉积物中hchsddts含量进行检测。本文根据两种有害物质的含量分布与变化特点,对胶州湾湿地沉积环境质量进行评价,为胶州湾湿地生态系统的功能保护与修复提供科学依据。   1材料与方法   1.1材料来源   在研究区域共设置42个调查站点(图1)。其中潮间带7个断面,21个站点(C1-C7断面,每个断面3个站点);-6m等深线以浅及其外缘的浅海海域7个断面,21个站点(Q1-Q7断面,每个断面3个站点)。用抓斗式采泥器采集沉积物,取其上部0~5cm部分,进行HCHs和DDTs含量检测。1.2分析方法采用气相色谱法,按照GB17378.5《海洋检测规范》中的规定进行。1.3评价标准采用GB18668-2002的第一类海洋沉积物质量标准。评价参数的标准值见表1。   1.4评价模式   式中:Pi为某污染因子的污染指数即单因子污染指数;Ci为某污染因子的实测浓度;Cio为某污染因子的评价标准。以单因子污染指数1.0作为该因子是否对环境产生污染的基本分界线,小于0.5为沉积环境未受该因子污染;介于0.5~1.0之间为沉积环境受到该因子污染;大于1.0(超出一类海洋沉积物质量标准)表明沉积环境已受到该因子污染。   1.5质量控制与保证   本实验过程中所有质量控制与保证体系均满足GB17378中的相关规定和要求。   2结果与分析   2.1HCHs和DDTs平面分布特征   根据4次调查结果,分别作沉积物中HCHs和DDTs含量分布图(图2,3)。从图2和图3可以看出:在潮间带和浅海区域表层沉积物中HCHs和DDTs的分布有一个共同特征:2月,5月,11月,大多数测站含量偏低。8月份,含量高的站位增多。原因是:大沽河是季节性河流,又是注入胶州湾流程最长、流域面积最广的河流。枯水期(2月、5月、11月)降水量少,从农田携带有机氯农药进入胶州湾的雨水少,导致了这3个月份检测结果较低。8月份正值汛期,大量的雨水携带有机氯农药流入胶州湾,使得沉积物中HCHs和DDTs含量增大。第二个特征是:与HCHs相比,DDTs含量平面分布特征更为明显。即:2月和5月靠近水流处高,远离水流处低;8月各测站含量普遍偏高;11月,离岸边较远的测站较高。究其原因:2月和5月降水量少,注入胶州湾的泥沙没有充分扩散,使得农药在河口处含量较高,靠近水流处高,远离水流处低;8月随着雨量增多,注入胶州湾的水流湍急,泥沙被充分扩散,同时搅动了表层沉积物,使得8月各测站含量普遍偏高,无明显的规律可寻;11月,随着降雨量减少,注入胶州湾的HCHs和DDTs变少,原来含量较高的沉积物在水流和潮流的作用下逐渐远离河口,致使离岸边较远的测站偏高。另外一个特征是:HCHs和DDTs在大沽河东侧出现了高值。是因为胶州湾是一个半封闭海湾,泥沙的运移主要受潮流与河水流的共同作用控制,而湾内潮流由口门向湾顶逐渐减弱。大沽河东侧调查站位位于湾的顶部,此处受河流冲刷有限,以上两种原因造成该处污染物很难向大海深处扩散,导致污染物积累,含量明显高于其他站位。由于HCHs疏水性没有DDTs强,容易随水的流动迁移。所以HCHs含量平面分布特征没有DDTs明显。从HCHs、DDTs分布图明显看出,整个调查海域沉积物中的HCHs、DDTs含量分布比较零散,没有一个集中的污染源,说明两种污染物主要来自沿岸水域的陆源性输入,早期使用的农药在土壤中残留是主要原因。   2.2平均值变化特征   将每个站位的四次调查结果平均,分别作沉积物中HCHs和DDTs平均含量柱状图(图4~7)。由柱状图4~7看出,污染物最高值多数出现在靠近大沽河水流的站位。通过分析认为,从大沽河输送来的泥沙,首先在这些地方淤积,尚未与海水充分交换,导致这些站位污染物含量偏高。   2.3沉积物中HCHs、DDTs含量季节变化特征   由图8看出:潮间带区域表层沉积物HCHs含量季节变化趋势是,8月最高,2月次之,11月最低;DDTs含量季节变化趋势与HCHs一致。浅海区域表层沉积物HCHs含量季节变化趋势是,8月最高,5月次之,2月最低;DDTs含量季节变化趋势是,8月最高,2月次之,5月最低(图9)造成以上结果的原因前面已经分析:大沽河是季节性河流,流程长,流域面积广。北方的汛期集中在7、8、9三个月,随着雨水增多,土壤中的有机氯农药通过地表径流汇于胶州湾,在沉积物中积累,使得8月份HCHs和DDTs含量增大。其他3个月份雨水少,由大沽河向胶州湾输送的泥沙较少,沉积物中污染物含量较低。   #p#分页标题#e#

2.4区域差异   由图10看出,胶州湾湿地海域表层沉积物HCHs含量,除了8月潮间带平均含量略高于浅海外,其他3个月份区域差异不大。胶州湾湿地海域表层沉积物DDTs含量的区域差异明显,2009年2,5,8,11月四次采样,所测DDTs平均含量均为潮间带区域>浅海区域。HCHs含量的区域差异不明显,而DDTs差异较大,潮间带区域明显高于浅海区域,这与以前研究的结论基本相似[4]。曾有报道:DDTs生物富集系数(BCF)比HCHs高2~3个数量级[5]。即与HCHs相比,DDTs的疏水性更强,更难溶入水,致使水体中的DDTs沉降于海底沉积物中的速度较快,不像HCHs那样易于随水流和潮流迁移。   3沉积物质量评价   3.1HCHs   2009年2,5,8,11月潮间带和浅海区域表层沉积物HCHs污染指数和超标率详见表2。由表可见,通过四次调查,潮间带区域HCHs最大污染指数为0.15,浅海区域最大污染指数为0.12,超标率皆为0,说明这两个区域的沉积环境尚未受到HCHs的污染。   3.2DDTs   2009年2,5,8,11月潮间带和浅海区域表层沉积物DDTs污染指数和超标率详见表3。可看出,潮间带区域DDTs超标率在61.90%至95.24%之间,最大污染指数为4.49;浅海区域DDTs超标率在38.10%至76.19%之间,最大污染指数为3.67,说明这两个区域已受到DDTs不同程度污染。   4结论   (1)通过2009年2,5,8,11月四次调查,胶州湾潮间带表层沉积物中HCHs含量范围为(17.56~77.39)×10-9,最大污染指数为0.15;浅海区域表层沉积物中HCHs含量范围为(ND~62.71)×10-9,最大污染指数为0.12。说明胶州湾湿地表层沉积物中HCHs含量符合一类海洋沉积物标准要求,未受到HCHs的污染。潮间带区域DDTs含量范围为(ND~89.87)×10-9,最大污染指数为4.49;浅海区域DDTs含量范围为(ND~73.43)×10-9,最大污染指数为3.67,说明胶州湾湿地表层沉积物已受到DDTs污染。   (2)各测站沉积物HCHs、DDTs含量变化与胶州湾入湾河流的流量变化相一致。即:丰水期(8月份)含量偏高,枯水期(其他3个月份)含量偏低。二者主要来源于河流输入和地表径流输入,早期的农药残留是主要原因。   (3)HCHs平均含量除了8月份潮间带略高于浅海外,其他3个月份区域差异不大;DDTs平均含量全年均为潮间带区域>浅海区域。