舟山海域水体中指示性多氯联苯的赋存状态
2016-03-16孙秀梅金衍建郭远明
郝 青,孙秀梅,金衍建,张 帅,龙 举,郭远明*
(1.浙江省海洋水产研究所,浙江省海水增养殖重点实验室,浙江舟山 316100;2.浙江海洋学院,海洋与渔业研究所,浙江舟山 316000)
舟山海域水体中指示性多氯联苯的赋存状态
郝 青1,2,孙秀梅1,金衍建1,张 帅1,2,龙 举1,郭远明1*
(1.浙江省海洋水产研究所,浙江省海水增养殖重点实验室,浙江舟山 316100;2.浙江海洋学院,海洋与渔业研究所,浙江舟山 316000)
摘要[目的]监测舟山东部及南部近海海域水体中7种指示性多氯联苯(PCBs)同系物的污染水平及分布特征。[方法]在舟山东部及南部近海海域选取8个采样点,共采集海水样品40个,进行PCBs残留检测及分析。[结果]PCBs在此海域有一定的残留,其总残留水平范围为0.185~27.200 ng/L,平均值为10.200 ng/L。40个海水样品中,共有34个样品检出PCBs,检出率为85%。7种同系物中共有4种被检出,检出率从高到低依次为PCB 28(77.5%)> PCB 118(50.0%)> PCB 110(10.0%)> PCB 138(5.0%),而其余3种同系物(PCB 52、PCB 153和PCB 180)未检出。舟山近海水体中PCBs残留量较低,水质较好。[结论]该研究可为改善舟山渔场附近的生态环境和提高水产品质量提供一定的基础数据,有利于控制近海污染及评估海域生态安全。
关键词舟山海域;海水;指示性多氯联苯
Occurrence of Indicator Polychlorinated Biphenyls (PCBs) in the Water Body of Zhoushan Sea Area
HAO Qing1,2, SUN Xiu-mei1, JIN Yan-jian1, GUO Yuan-ming1*et al(1. Key Laboratory of Marine Aquaculture, Zhejiang Institute of Marine Fisheries, Zhoushan, Zhejiang 316100; 2. Institute of Oceanology and Fisheries, Zhejiang Ocean University, Zhoushan, Zhejiang 316000)
Abstract[Objective] To investigate the occurrence of seven kinds of indicator polychlorinated biphenyls (PCBs) in the water body of Zhoushan sea area. [Method] A total of 40 water samples were collected from eight sampling sites in the sea area around Zhoushan Island. Then, residual detection and analysis of polychlorinated Biphenyls (PCBs) were carried out. [Result] PCBs had certain residues in the water area. The total residual range was 0.185-27.200 ng/L with the average concentration of 10.200 ng/L. Among the 40 sea water samples, PCBs were detected from 34 samples, the detection rate of which was 85%. Among the seven homologs, four were found to have PCBs. The order of detection rates was PCB 28 (77.5%) > PCB 118 (50%) > PCB 110 (10%) > PCB 138 (5%). The rest three homologs (PCB 52, PCB 153 and PCB 180) were not detected. PCBs residual amount was relatively low in water body of Zhoushan offshore. And the water quality was relatively good. [Conclusion] This research provides certain basic data for the quality improvement of aquatic products and the entironment enhancement of nearby fisheries. Meanwhile, it is useful to control the offshore pollution and assess the ecological safety of Zhoushan sea area.
Key wordsZhoushan sea area; Sea water; Indicator polychlorinated biphenyls (PCBs)
多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是一类含氯的持久性有机污染物(Persistent organic pollutants,POPs),常温下为油状液体,具有较高的稳定性、绝缘性能及增塑能力,并且挥发性低,不可燃,主要用作润滑油、绝缘油和热载体,并作为添加剂在20世纪30~70年代大量应用于涂料、塑料制品和油漆等工业产品中[1-2]。我国在20世纪60~80年代共生产PCBs近10 000 t。其中,90%为三氯联苯,用于电力电容器的浸渍剂;其余10%为五氯联苯,主要用于油漆、油墨、润滑油等的添加剂[3]。一般而言,目前认为环境中的PCBs的主要来源是含PCBs的电力电容器和变压器的泄漏以及废弃物焚烧[4]。PCBs具有POPs的一般特性,即能够在环境中持久存在,进行远距离迁移并具有生物可富集性,从而导致全球范围的环境污染并危害动物和人体的健康[5-7]。近年来,关于海水中PCBs的研究报道较多[8-17],部分海域PCBs污染水平较高[9-10]。研究PCBs在天然水体中的赋存状态有利于控制其污染及评估海域生态安全。
舟山群岛是我国沿海最大的群岛,位于长江口以南、杭州湾以东的浙江省北部海域。舟山群岛属于低山丘陵地貌,是我国重要海岛旅游区和海上交通要道。舟山岛是舟山群岛中最大的岛屿,是我国第四大岛,海岛呈东南西北走向,面积约为469 km2,人口约42万。舟山群岛周围海域是我国最大的渔场——舟山渔场,其水产品资源丰富,年捕捞量大。海洋是多种污染物的最终归宿[18-19],近海更聚集了大量的陆源污染物,严重破坏了海洋生态健康及水产品安全等。基于此,笔者对舟山东部及南部近海海域水体中7种指示性多氯联苯同系物的污染水平及分布特征进行研究,以期为改善舟山渔场附近的生态环境和提高水产品质量提供基础数据。
1材料与方法
1.1试剂与材料正己烷和二氯甲烷均为色谱纯;浓硫酸(优级纯)和无水硫酸钠,购于国药集团化学试剂有限公司;无水硫酸钠使用前在450 ℃下灼烧4 h,储存于干燥器中备用;试验用水为超纯水,满足GB/T 6682-2008中一级水的标准。多氯联苯混合标样包括PCB 28、PCB 52、PCB 101、PCB 118、PCB 138、PCB 153和PCB 180共7种指示性PCBs同系物(农业部环境保护科研监测所)。试验用玻璃仪器均以浓硫酸-重铬酸钾洗液浸泡后以自来水和超纯水冲洗干净并烘干,然后在马弗炉中400 ℃下灼烧 4 h后使用。
1.2样品采集于2015年6~7月,在舟山群岛东部及南部附近海域选取8个采样点,共采集水样40个,具体采样位置如图1所示。在各采样点以表层采水器采集表层水样,4 ℃下保存并尽快进行相关分析。
1.3样品分析量取1 L海水样品置于分液漏斗中,加入25 mL正己烷与二氯甲烷混合溶剂(V/V=1∶1),振荡萃取5 min后静置分层,分离水相和有机相,在水相中加入正己烷与二氯甲烷混合溶剂(V∶V=1∶1),重复萃取2次。合并萃取液,并经过无水硫酸钠去除水分后收集至鸡心瓶中,将萃取液旋转蒸发至近干,向鸡心瓶中加入二氯甲烷和正己烷复溶并转移至2 mL样品瓶中,以柔和氮气吹干并重新以正己烷定容至500 μL,待上机检测。
图1 采样点的分布Fig.1 Distribution of sampling sites
1.4仪器条件所有样品用气相色谱仪(Varian 450 GC)配ECD检测器进行定量分析,以CD-5MS毛细管气相色谱柱(30 m × 0.25 mm× 0.25 μm,安捷伦J&W气相色谱柱)进行分离,载气为高纯氮气,进样口和检测器温度分别为250和300 ℃,进样方式为不分流自动进样,进样量为1 μL。检测方法的升温程序如下:初始柱温为120 ℃,保持1 min,以10 ℃/min的速率升温至200 ℃,然后再以2 ℃/min的速率升温至240 ℃,最后以10 ℃/min的速率升温至290 ℃并保持2 min,总进样时长为36 min。
1.5质量控制与质量保证试验采用外标法定量,标准曲线包含5个不同的浓度点,每种同系物的线性相关系数均大于0.998。质量控制和质量保证措施包括3个方法空白、3个空白加标(加标化合物为PCB 28、PCB 52、PCB 101、PCB 118、PCB 138、PCB 153和PCB 180)和3个基质加标。每11个样品分析1个程序空白,用于检验试验过程中是否存在人为或其他环境因素导致的样品污染。所有程序空白中均未检测出目标化合物。空白加标和基质加标中的回收率分别为81.3%~105.5%和86.7%~114.4%,相对标准偏差均小于10%。
2结果与分析
由表1可知,PCBs在此次8个采样点的检出率为85.0%,其浓度的变化范围为0.19~27.20 ng/L,总平均浓度为10.20 ng/L。7种PCB同系物中,PCB 28的检出率最高,为77.5%,其次为PCB 118(50.0%)、PCB 101(10.0%)和PCB 138(5.0%),其中PCB 118的浓度较高,其他3种同系物均为未检出。与高氯代的PCB同系物相比,舟山东南附近海域海水中低氯代PCB同系物所占比例较高。
表1 舟山东部及南部附近海域海水中PCB同系物的浓度
3讨论与结论
焚烧炉废气排放及造纸工业的漂白工艺是低氯代PCB的主要来源[20-21],而变压器油等物质则主要引起高氯代PCB的污染,因此舟山群岛化工企业的废水废气排放可能是该海域PCBs的主要污染来源。我国目前所执行的地表水环境标准中没有关于PCBs的限量规定,但美国环保署规定了海水中PCBs含量不能高于30 ng/L[22],而此次的所有样品中PCBs浓度均低于该残留限量。因此,从PCBs残留量角度来看,舟山东部及南部附近海域水质较好。目前,我国关于水体中PCBs的研究较多,涉及水域较广。总体而言,我国水体PCBs的污染程度较轻,PCBs均低于1 000 ng/L[8-17],但闽江口的污染仍然是值得关注的[10]。相对于其他水体而言,舟山海域的PCBs污染处于较低水平,其平均浓度远低于闽江口、九龙江口和渤海湾[9-10,16],略低于桑沟湾、南海及吕四渔场2013年的污染水平[14-15,17],但高于厦门西港、莱州湾、珠江入海口及吕四渔场2012年的水平[8,11-12]。各区域水体中检出率较高的PCBs同系物大多为低氯代的PCB同系物,可能是由于低氯代的同系物种类具有较高的迁移能力而高氯代的同系物倾向于沉积有关。
该试验结果表明舟山近海海域水体中的PCBs污染水平相对较低,在我国各地水域中的浓度处于中等偏低水平,比2000年左右的九龙江口及闽江口的浓度低1~2个数量级。但是,由于分析的同系物种类较少,该区域整体的PCBs污染状况仍然值得关注和研究。该研究中的PCBs组成主要偏向于低氯代的同系物,可能与PCBs不同同系物在水体及沉积
物之间的迁移富集有关。
参考文献
[1] KIERKEGAARD A,SELLSTRÖM U,MCLACHLAN M S.Environmental analysis of higher brominated diphenyl ethers and decabromodiphenyl ethane[J].Journal of chromatography A,2009,1216(3):364-375.
[2] 聂湘平.多氯联苯的环境毒理研究动态[J].生态科学,2003,22(2):171-176.
[3] 杜瑞雪,范仲学,郭笃发,等.中国水体环境中多氯联苯的存在水平研究[J].中国安全科学学报,2008,18(9):16-21.
[4] ZHANG Q H,WANG Y W,LI A,et al.Polychlorinated dibenzo-p-dioxins,dibenzofurans,and biphenyls,and polybrominated diphenyl ethers in China[M]//KRUPA S V.Developments in environmental science vol.7,Persistent organic pollutants in Asia:Sources,distributions,transport and fate.Netherlands:Elsevier Ltd,2007:159-211.
[5] JOHNSON-RESTREPO B,KANNAN K,ADDINK R,et al.Polybrominated diphenyl ethers and polychlorinated biphenyls in a marine foodweb of Coastal Florida[J].Environmental science & technology,2005,39:8243-8250.
[6] VAN DEN BERG M,BIRNBAUM L,BOSVELD A T C,et al.Toxic equivalency factors(TEFs)for PCBs,PCDDs,PCDFs for humans and wildlife[J].Environmental health perspectives,1998,106(12):775-792.
[7] VAN DEN BERG M,BIRNBAUM L S,DENISON M,et al.The 2005 World Health Organization reevaluation of human and mammalian toxic equivalency factors for dioxins and dioxin-like compounds[J].Toxicological sciences,2006,93(2):223-241.
[8] 张祖麟,洪华生,哈里德,等.厦门港表层水体中有机氯农药和多氯联苯的研究[J].海洋环境科学,2000,19(3):48-51.
[9] 张祖麟,陈伟琪,哈里德,等.九龙江口水体中多氯联苯的研究[J].云南环境科学,2000,19(Z1):124-126.
[10] 张祖麟,洪华生,余刚.闽江口持久性有机污染物——多氯联苯的研究[J].环境科学学报,2002,22(6):788-791.
[11] 谭培功,赵仕兰,曾宪杰,等.莱州湾海域水体中有机氯农药和多氯联苯的浓度水平和分布特征[J].中国海洋大学学报,2006,36(3):439-446.
[12] 管玉峰,岳强,涂秀云,等.珠江入海口水体中多氯联苯的分布特征及其来源分析[J].环境科学研究,2011,24(8):865-872.
[13] 郭远明,苗振清,钟志,等.舟山渔场海域多氯联苯和有机氯农药污染状况调查[J].浙江海洋学院学报(自然科学版),2009,28(4):428-431.
[14] 曹磊,韩彬,郑立,等.桑沟湾水体中有机氯农药和多氯联苯的浓度水平及分布特征[J].海洋科学,2011,35(4):44-50.
[15] 周涛,韩彬,徐亚岩,等.南中国海海水中有机氯农药和多氯联苯的含量及分布特征[J].岩矿测试,2014,33(1):90-95.
[16] 王芹,张秋丰,胡跃城,等.渤海湾持久性有机污染物的分布特征及来源解析[J].海洋环境科学,2013,32(2):271-275.
[17] 方南娟,袁广旺,花卫华,等.吕四渔场近岸海域水质和沉积物中多氯联苯(PCBs)的分布特征[J].水产养殖,2014,35(10):27-32.
[18] FROESCHEIS O,LOOSER R,CAILLIET G M,et al.The deep-sea as a final global sink of semivolatile persistent organic pollutants? Part I:PCBs in surface and deep-sea dwelling fish of the North and South Atlantic and the Monterey Bay Canyon(California)[J].Chemosphere,2000,40:651-660.
[19] JONSSON A,GUSTAFSSON O,AXELMAN J,et al.Global accounting of PCBs in the continental shelf sediments[J].Environmental science & technology,2003,37:245-255.
[20] KRAUSS M,WILCKE W.Predicting soil-water partitioning of polycyclicaromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls by desorption with methanol-water mixtures at different temperatures[J].Environmental science & technology,2001,35(11):2319-2325.
[21] 王子健,黄圣彪,马梅,等.水体中溶解有机物对多氯联苯在淮河水体沉积物上的吸附和生物富集作用的影响[J].环境科学学报,2005,25(1):39-44.
[22] USEPA.National Recommended Water Quality Criteria:EPA-822-R-02-047[S].USEPA,2005.
收稿日期2015-12-28
作者简介郝青(1986- ),女,河北邢台人,工程师,博士,从事海洋环境污染及水产品质量安全研究。* 通讯作者,教授级高级工程师,硕士,从事海洋渔业环境及水产品质量安全研究。
基金项目浙江海洋学院科研启动项目(Q1431);公益性行业(农业)科研专项(201503108);省属科研院所专项(2015F10029)。
中图分类号S 949
文献标识码A
文章编号0517-6611(2016)03-057-02