五大连池药泉湖表层沉积物中多环芳烃的分布及来源解析

曾颖

（黑龙江省科学院火山与矿泉研究所，哈尔滨 1 50000）

多环芳烃 (polycyclic aromatic hydmcarbons，PAHs)是指由两个或两个以上苯环以稠环方式相连的化合物，在环境中广泛存在而且具有致癌、致畸和致突变性的特性。目前研究环境中多环芳烃的存在、迁移转化及健康效应已经成为环境科学领域的研究热点之一［1-2］。

1 研究区概况

药泉湖地处黑龙江省五大连池国家级自然保护区的核心部分，是新期火山喷发形成的火山堰塞湖，湖底有多处碳酸气泉眼并有暗河流动，再加上二龙眼矿泉水的注入，形成了世界罕见的矿泉湖。它不仅是药泉山景区至关重要的生态景点，还地处药泉山矿泉水带的中心位置，是其重要的补给水源，其水质状况会对药泉山矿泉水带造成巨大的影响［3-4］。目前药泉湖的富营养现象严重，水质多年为劣V类，严重影响其景观功能及养殖功能，并可能对药泉湖山矿泉水带的水质造成不可逆转的污染。目前对五大连池药泉湖中多环芳烃的研究还没见报道，因此开展药泉湖表层沉积物中多环芳烃的分布、来源及生态风险评价研究，不仅能为五大连池药泉山矿泉水带有机污染的预警性研究提供数据支持，同时也为五大连池庞大天然矿泉水产业的健康运转提供保障。

2 材料与方法

2.1 样品采集

根据药泉湖的形态特征、主要出入水口及周边排污状况设置了5个采样点，分别为S1为地震台入水口，S2是林业局入水口，S3是石龙入水口，S4是瀑布出水口，S5是水厂涵洞入水口，使用GPS进行定位，采样点分布见图1。

2014年3月在药泉湖各采样点湖面凿冰洞，并采用抓斗式采样器采集表层沉积物1～2kg，冷冻干燥后，磨碎，过筛，装入棕色广口瓶，以备分析。

图1 药泉湖表层沉积物采样点分布图Fig.1 Map of sampling sites of Drug Spring Lake

2.2 样品前处理及样品分析

本实验采取快速溶剂萃取（ASE）富集沉积物样品，采用硅胶层析柱法对样品进行净化分离和净化，用旋转蒸发仪和氮吹仪进行两次浓缩，采用Agilent7890N-6975型气质联用仪进行检测，通过空白、精密度和回收率实验来进行质量控制。

2.3 分布特征

由表2可知，在五大连池药泉湖各采样点的表层沉积物中均能检出l6种多环芳烃优先污染物，总含量在239.91～710.66ng/g,平均值为507.65ng/g，其中菲、荧蒽、苯并［b］荧蒽的含量远高于其他化合物，变化范围依次 为 32.07～119.80ng/g、30.21～91.65ng/g、25.47～121.34ng/g；苊及二苯并［a,h］蒽的含量相对较低，变化范围为 1.55～4.21ng/g、0.37～7.53ng/g。空间分布具有显著差异，其中S1（地震台入水口），S2（林业局入水口）检测出多环芳烃的总含量比较少，均低于平均含量,S3（石龙入水口）、S4（瀑布出水口）、S5（水厂涵洞入水口）的多环芳烃总含量比较高,均超过平均含量。结合图1可知药泉湖表层沉积物中多环芳烃的含量空间分布东南部远大于西北部。分析药泉湖的环境特征，东南部为五大连池药泉湖的旅游开放区，是五大连池药泉山风景区旅游及游船、娱乐设备最集中的地区，并且毗邻石龙观赏区和景区最大的休闲疗养中心（工人疗养院），因此对环境造成较大负担。而药泉湖西北部则尚未开发，被景区管理部门用栅栏封住，游客不得进入，人为影响因素较低。

表1 药泉湖表层沉积物中多环芳烃的含量ng/gTab.1 PAHs concentration in surface sediments of Drug Spring Lake

2.4 组成特征

根据多环芳烃的丰度来判断其来源是常用方法，4环及其以上的高分子量多环芳烃主要来源于燃料高温燃烧与裂解，而低分子量(2环和3环)的多环芳烃则来源于石油类污染。经统计，药泉湖表层沉积物5个采样点中3环、4环、5环化合物所占的比例都较高，比例范围分别为25.92%～43.08%、28.56%～34.94%、15.74%～30.68%，2环和6环化合物所占比例较低，比例范围分别为5.05%～6.47%和4.46%～10.22%。

2.5 来源解析

一般来说，低分子量/低环多环芳烃（2环和3环化合物）主要产生于石油类泄露的石油源，而高分子量/高环多环芳烃（4环、5环和6环化合物）则主要产生于煤炭、木材、石油的不完全燃烧。因此，利用低分子量多环芳烃化合物与高分子量多环芳烃化合物之间的比值(LMW／HMW)，可以初步辨析多环芳烃的来源。药泉湖各采样点表层沉积物中多环芳烃的(LMW／HMW)比值都小于1，因此初步判定药泉湖表层沉积物中多环芳烃主要来源于煤炭、木材、石油的不完全燃烧。

3 小结

药泉湖表层沉积物中多环芳烃的空间分布具有显著的差异性，东南部含量远大于西北部，这与药泉湖目前开放区域有直接关系，而且也显示出人为污染对药泉湖生态环境造成的压力；通过对多环芳烃组分特征以及(LMW／HMW)比值的分析可以得出药泉湖表层沉积物中多环芳烃主要来源于煤炭、木材、石油的不完全燃烧，次要来自石油源。必须加强对药泉湖中机动旅游船只及周边汽车等交通工具的监管，减少燃油泄漏及尾气排放，尤其要加大力度促进景区由传统烧煤供热向清洁能源过渡。

［1］ Douben PET. 多环芳烃：an ecotoxicological perspective［M］. NewYork：Wiley，2003：377.

［2］ 冯承莲，夏星辉.长江武汉段水体中多环芳烃的分布及来源分析［J］.环境科学学报，2007，27（11）：1900-1904.

［3］ 阎玉岭，王力英.五大连池药泉山区域矿泉水成因浅析［J］.黑河科技，2001，（02）：38.

［4］ 张力，宗岩，董云庆.黑龙江省地下水污染防治对策［J］.环境科学与管理，2008,（08）：70.