海洋环境中PAHs浓度水平及来源分析

莫学军

【摘 要】PAHs是多环芳烃的简称，它是一种具有致癌、致畸、致突变的有机污染物，对人类健康和生态环境具有很大的潜在危害，因此，受到了业界广泛的关注。本文以目前海洋环境为角度，对海洋环境中PAHs浓度水平进行了探讨，并介绍了对PAHs的来源，为海洋环境的保护提供参考与帮助。

【关键词】多环芳烃（PAHs）；来源；内陆环境；大气

海洋环境是重要的自然资源和生活空间。但由于人们对海洋的不合理开发和频繁的经济活动以及陆地各种污染物的倾倒，使海洋环境遭受破坏。其中海上运输工具的使用、海底石油的开采等，使海洋环境中有机污染物的污染程度大大增加，它们通过海水、沉积物和海洋生物的富集作用危害海洋生态环境，通过食物链最终危及人类健康。多环芳烃（PAHs）是一类广泛存在于环境中具有致癌、致畸、致基因突变的有机污染物，中国、美国、欧盟、世界卫生组织等国家和国际组织均将PAHs定为环境优先控制污染物加以监测和防控。本文调查了海洋环境中PAHs的浓度水平，重点分析了PAHs及来源，试图为海洋环境的合理开发和利用提供科学依据。

1.海洋环境中PAHs浓度水平

1976年，联合国教科文组织和联合国环境规划署在西班牙召开的会议上明确指出，要重视海洋石油污染问题，并要求对石油污染进行研究和对污染后果的严重性进行监测。20世纪八九十年代，人们开始将石油污染同海洋生物体内PAHs的积累结合起来，至今环境工作者对海水、沉积物和生物体内PAHs的污染状况作了较为系统的评价。

1.1海水中PAHs的浓度水平

PAHs具有难溶于水的特性，在海水中的浓度较低，Ross等分析了1993～2001年间旧金山入海口18个不同地点水柱中25种PAHs的来源及时空变化，发现水中PAHs的质量浓度范围为7～120ng/L。Pandit等研究了印度的Creek港口的空气和海水中PAHs的质量浓度，发现海水中PAHs的质量浓度为84.3～377.5ng/L。Tell-iKarakoc等[6]研究发现马尔马拉海的Izmit海湾环境中PAHs的质量浓度为11.6～13.68Lg/L。PAHs在海水中的分布与其化学性质一致，低分子量的PAHs通过挥发作用进入大气环境，高分子量难挥发的PAHs由于沉积作用从大气进入表层水体中。小于3环的PAHs几乎能在2d内从水中消失，而4环以上PAHs则在水体中的最长存留时间达9d之久，最后有10%～94%的PAHs沉于水底并被沉积物所吸附，但分散剂的存在使其在水体中的滞留时间增长。

1.2海洋沉积物中PAHs的污染状况

PAHs以水体中的悬浮物和大气气溶胶为主要载体，进入海洋环境并在生物体和沉积物中富集，PAHs一旦结合在沉积物上，很难发生光化学降解或微生物氧化分解，因而累积于沉积物中。Booij等研究发现，95%的PAHs在海洋沉积物中能稳定2个月之久，且以大于4环的PAHs居多。海洋沉积物对PAHs的富集能力极强，有的海洋沉积物中PAHs的积累量是其背景值的1000倍，是同一环境中贝类富集量的5～10倍，Nakata等研究证实，海洋沉积物中的PAHs的积累量占沉积物中难降解污染物总量的97%以上。

1.3海洋生物体内PAHs的污染状况

由于PAHs具有高的脂溶性，所以易被水体中的生物吸收，海洋沉积物中的PAHs能通过各种途径进入海洋生物体中，在海洋生物体各组织中积累，并通过食物链对海岸居民及海产品食用者造成威胁。不同生活习性的海洋生物对PAHs的富集能力不同，与底泥直接接触的底栖动物对PAHs的富集能力往往强于与水体直接接触的水生生物，低营养级的生物积累PAHs的能力更强，如海蚯蚓和蟹中PAHs的富集量远远高于同一环境中生长的鱼类、乌贼和海豚体内的积累量，蚌体内PAHs的质量比是蟹体内PAHs的3～5倍，这是由于这些生物体与受PAHs污染的沉积物的接触程度不同造成的。

2.PAHs的来源分析

PAHs主要来源于天然源和人为源。人为源是海洋环境中PAHs的主要来源，包括石油开采，油轮和机动船舶正常和不正常的废物排放；沿海城市生活污水、工业废弃物、汽车尾气、化石燃料的不完全燃烧等。不同污染源产生PAHs的类型和浓度不同，对海洋环境的贡献率也不一样。因此，正确判断PAHs的来源，可以有效控制PAHs的污染，更好地保护海洋生态环境。

2.1源解析方法

目前，海洋环境中的PAHs源识别技术主要有比值法、特征化合物法、多元统计法等。比值法是目前PAHs源识别的最主要方法，该方法利用PAHs中各成分如菲/蒽、荧蒽/芘[57]、荧蒽/（荧蒽+芘）[FluA/（FluA+Pyr）]、茚并[1，2，3Ocd]芘/（茚并[1，2，3Ocd]芘+苯并[ghi]）In/（In+BghiP）、晕苯（Cor）/苯并[ghi]（B[ghi]P）等来推断环境中PAHs的来源。Budzinski等认为石油中菲的含量比蒽高，成岩作用输入的PAHs具有菲/蒽比值高的特点，而化石燃料不完全燃烧输入的PAHs菲/蒽比值较低，菲/蒽比值小于15（或小于10）和荧蒽/芘比值大于1提示PAHs污染可能来自燃烧过程，反之则提示PAHs污染可能是化石燃料不完全燃烧输入的。Sicre等＼提出当荧蒽/芘的质量浓度比值大于1时，PAHs主要来源于化石燃料燃烧，而比值小于1则指示污染来源于石油类产品的输入。芘/BaP是用以区分汽油燃烧（尾气）的，通常认为该比值小于1可归结为燃煤排放，比值介于1～6属于尾气排放。FluA/（FluA+Pyr）比值小于0.4则意味着污染来源于石油，大于0.5表明污染来源主要木柴、煤的燃烧，位于0.4与0.5之间则意味着污染源石油及其精炼产品的燃烧。In/（In+BghiP）之比小于0.2表明主要是油类排放污染，大于0.5则主要是木柴、煤燃烧污染，此间为化石燃料燃烧污染。Greenberg等提出BghiP/Cor是车辆的较好标志物，汽油、柴油燃烧后，其比值分别为1.5、2.5，而一般燃煤排放的BghiP/Cor大于1，汽车尾气中的BghiP/Cor小于1。另外，也可根据低分子量（178～202）母体PAHs/高分子量（226～302）母体PAHs之比，与烷基化PAHs/母体PAHs比值（Alky-lPAHs/Paren-tPAHs）来识别样品中PAHs的组成及有关来源的信息，如受油类排放PAHs污染的样品，具有高lky-lPAHs/Paren-tPAHs比值。

2.2污染源研究

海洋环境石油烃类污染、内陆环境污染源的输入以及大气中PAHs的干湿沉降是决定海洋环境中PAHs的种类、含量及分布特征的主要因素。

2.2.1海洋环境中石油烃类污染源输入

石油烃类污染主要来源于石油的开采、炼制、储运、使用和加工过程，海洋石油污染物主要是由沿岸城市工业和生活污水排放、航道排污以及船舶油漏等造成的。据统计，每年通过各种渠道泄入海洋的石油和石油产品，约占全世界石油总产量的0.5%。倾注到海洋的石油量达200万～1000万t，由于航运而排入海洋的石油污染物达160万～200万t，其中1/3左右是油轮在海上发生事故导致石油泄漏造成的，有些沿海地区海水含油量已超过规定的海水水质标准的2～8倍。石油类污染对水质和水生生物危害很大，漂浮在水面上的油类可迅速扩散，形成油膜，阻碍水面与空气接触，使水中溶解氧减少，导致水生生物因缺氧而死亡。油类不仅含有低环的PAHs，还能通过各种环境因素转变为PAHs等致癌物质。生物体内PAHs的积累程度及在体内的蓄积时间与海域环境的石油污染程度有关，油船在海上作业的活动程度也对该海域环境PAHs的成分、含量及分布具有重要影响。油类污染的PAHs往往以烷基化PAHs及低分子量PAHs为主。

2.2.2内陆环境污染源的输入

随着沿海区域经济高速发展和人口迅速增长，人类活动所产生的大量污染物质通过降水和径流作用进入沿海水域，陆源污染物入海量居高不下，造成海洋沉积物中PAHs的浓度升高。海洋环境中的PAHs除了石油类物质的输入外，交通、养殖等行业产生的PAHs也是不可忽视的因素。据研究资料显示，靠近交通要道、城市和工业区的近海沉积物中PAHs的含量均比较高；工业发达地区、靠近油田和其他污染源的PAHs质量浓度可高达50Lg/L，而大洋和未污染湖水中PAHs含量往往低于1Lg/L。炼钢厂、炼铝厂、船只修理场附近，沉积物中、近海海洋养殖区环境中PAHs的浓度明显高于其他人类活动较少的海域环境。Paine等的研究也发现，靠近冶炼厂的沉积物中BaP的质量比高达110Lg/g，而远离冶炼厂的只有0.135Lg/g。

2.2.3大气中的PAHs通过干湿沉降输入

人类活动所进行的燃煤等过程使PAHs首先在大气中积累，进入大气环境中的PAHs经过较长距离的空间迁移后，通过雨雪的淋溶和冲刷作用进入地表或水体环境，PAHs的沉降作用存在很大的时空可变性，其中风速和风向影响其在大气中的滞留时间，空阔的海面环境为PAHs的远距离迁移提供有利条件，这一方面能降低PAHs的局部浓度，但又使污染的范围扩大，对海洋生态系统造成更大的危害。大气颗粒物的干湿沉降是大气中3～6环PAHs的主要迁移过程，也是表层水体中PAHs的重要来源。大气颗粒物中PAHs的含量随季节变化突出，一般冬季大于夏季，决定了表层水体中PAHs的含量冬天较高的现象。

3.结论

综上所述，海洋环境为人类生存提供了重要的自然资源，海洋污染会直接影响海产品的产量和质量，并通过食物链影响人体健康。而PAHs是海洋环境破坏的重要因素，因此，研究海洋环境中PAHs浓度水平及来源具有重要意义。随着海洋开发和利用的日益深入，针对PAHs的研究必将更深、更广，这样才能为海洋环境的合理开发和利用提供科学依据。

【参考文献】

[1]李先国，虢新运，周晓.海洋环境中多环芳烃的测定与来源解析[J].中国海洋大学学报（自然科学版），2008，（03）.

[2]孙闰霞，林钦，柯常亮，卢腾腾.海洋生物体多环芳烃污染残留及其健康风险评价研究[J].南方水产科学，2012，（03）.