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臺灣海峽西部海域與東山灣水環(huán)境新興污染物分布特征及對比研究一、引言1.1研究背景與意義海洋,作為地球上最為廣袤且重要的生態(tài)系統(tǒng)之一,不僅對全球氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持起著關(guān)鍵作用,還為人類提供了豐富的資源和廣闊的發(fā)展空間。然而,隨著全球工業(yè)化、城市化進程的迅猛推進以及人類活動的日益頻繁,海洋正面臨著前所未有的污染挑戰(zhàn)。大量的污染物,通過各種途徑源源不斷地涌入海洋,使得海洋生態(tài)環(huán)境急劇惡化,海洋污染問題已成為全球關(guān)注的焦點。新興污染物,作為一類新近被發(fā)現(xiàn)或受到廣泛關(guān)注的污染物,由于其具有潛在的生態(tài)風(fēng)險和對人類健康的威脅,近年來受到了科學(xué)界和社會各界的高度重視。這些污染物包括但不限于藥物和個人護理產(chǎn)品(PPCPs)、內(nèi)分泌干擾物(EDCs)、全氟化合物(PFCs)、微塑料等。它們具有持久性、生物累積性和潛在毒性等特點,能夠在環(huán)境中長期存在,并通過食物鏈的傳遞和放大,對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生深遠的影響。臺灣海峽西部海域,地處我國東南沿海,是連接?xùn)|海和南海的重要通道,具有獨特的地理位置和復(fù)雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)。該海域不僅是眾多海洋生物的棲息地和繁殖地,還承擔(dān)著重要的漁業(yè)、航運、旅游等經(jīng)濟活動。然而,隨著周邊地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展,大量的工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染等排入該海域,使得該海域的環(huán)境質(zhì)量面臨著嚴峻的考驗,新興污染物的污染問題也日益凸顯。東山灣,作為臺灣海峽西部海域的一個重要海灣,位于福建省漳州市東山縣,是福建省著名的漁業(yè)生產(chǎn)基地和海水養(yǎng)殖區(qū)。近年來,隨著東山灣周邊地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,大量的污染物排入灣內(nèi),導(dǎo)致灣內(nèi)水質(zhì)惡化,生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。其中,新興污染物的污染問題尤為突出,這些污染物不僅對灣內(nèi)的海洋生物造成了危害,還對當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)生產(chǎn)和人類健康構(gòu)成了潛在威脅。對臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中新興污染物的分布特征進行研究,具有重要的現(xiàn)實意義和科學(xué)價值。一方面,通過研究可以深入了解新興污染物在該海域的污染現(xiàn)狀、分布規(guī)律和來源,為評估其生態(tài)風(fēng)險和制定相應(yīng)的污染控制措施提供科學(xué)依據(jù);另一方面,本研究也有助于豐富和完善海洋環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中關(guān)于新興污染物的研究內(nèi)容,為其他類似海域的研究提供參考和借鑒,對于保護海洋生態(tài)環(huán)境、保障人類健康以及促進海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展都具有至關(guān)重要的意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國際上,新興污染物的研究起步較早,且發(fā)展迅速。歐美等發(fā)達國家和地區(qū),憑借其先進的科研技術(shù)和雄厚的資金支持,在新興污染物的研究方面取得了豐碩的成果。他們針對各類新興污染物,如藥物和個人護理產(chǎn)品(PPCPs)、內(nèi)分泌干擾物(EDCs)、全氟化合物(PFCs)等,開展了大量的研究工作。這些研究涵蓋了新興污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中的分布特征、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、生態(tài)毒理效應(yīng)以及風(fēng)險評估等多個方面。例如,美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)對全國范圍內(nèi)的河流、湖泊等水體中的藥物殘留進行了系統(tǒng)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)多種藥物在水體中廣泛存在,且部分藥物的濃度呈現(xiàn)上升趨勢;歐盟也開展了一系列相關(guān)研究項目,深入探究了內(nèi)分泌干擾物在環(huán)境中的行為和生態(tài)風(fēng)險,為制定相應(yīng)的環(huán)境政策和管理措施提供了科學(xué)依據(jù)。國內(nèi)在新興污染物領(lǐng)域的研究雖然起步相對較晚,但近年來發(fā)展勢頭強勁。隨著對環(huán)境保護的日益重視和科研實力的不斷提升,國內(nèi)科研人員在新興污染物的研究方面也取得了許多重要進展。眾多科研機構(gòu)和高校,針對我國不同地區(qū)的水體、土壤、大氣等環(huán)境介質(zhì)中的新興污染物進行了廣泛研究,涉及的污染物種類包括抗生素、多環(huán)芳烴、有機氯農(nóng)藥等。通過這些研究,揭示了我國新興污染物的污染現(xiàn)狀和分布特征,為我國的環(huán)境保護和污染治理提供了重要的參考。然而,針對臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中新興污染物的研究,仍存在一定的不足。目前,對于該海域中新興污染物的種類和分布特征的研究還不夠全面和系統(tǒng),部分新興污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)相對匱乏,難以準確評估其污染程度和生態(tài)風(fēng)險。此外,在新興污染物的來源解析、遷移轉(zhuǎn)化機制以及與其他環(huán)境因素的相互作用等方面,研究也相對薄弱,缺乏深入的探討和分析。在研究方法和技術(shù)手段上,與國際先進水平相比,還存在一定的差距,需要進一步加強創(chuàng)新和改進。未來,針對臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中新興污染物的研究,應(yīng)加強多學(xué)科交叉融合,綜合運用化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)等多學(xué)科的理論和方法,深入開展新興污染物的分布特征、來源解析、遷移轉(zhuǎn)化機制、生態(tài)毒理效應(yīng)以及風(fēng)險評估等方面的研究。同時,還應(yīng)加強監(jiān)測技術(shù)和分析方法的創(chuàng)新,提高監(jiān)測的準確性和靈敏度,為全面掌握新興污染物的污染狀況和科學(xué)制定污染控制措施提供有力的技術(shù)支持。1.3研究目標與內(nèi)容本研究旨在深入剖析臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中新興污染物的污染狀況,具體研究目標如下:揭示新興污染物在臺灣海峽西部海域和東山灣水體、沉積物等環(huán)境介質(zhì)中的分布特征,明確其空間和時間上的變化規(guī)律;探究新興污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,分析其在水體、沉積物以及生物體內(nèi)的遷移途徑和轉(zhuǎn)化機制;識別影響新興污染物分布和遷移轉(zhuǎn)化的主要因素,包括環(huán)境因素、人類活動因素等,評估其對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的潛在風(fēng)險。為實現(xiàn)上述研究目標,本研究將開展以下具體內(nèi)容的研究:新興污染物的樣品采集與分析:在臺灣海峽西部海域和東山灣設(shè)置多個采樣點,按照不同季節(jié)進行水樣、沉積物樣品的采集。運用先進的分析儀器和方法,對樣品中的新興污染物進行定性和定量分析,確定其種類和濃度水平。例如,使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS/MS)等設(shè)備,對藥物和個人護理產(chǎn)品、內(nèi)分泌干擾物、全氟化合物等新興污染物進行檢測。分布特征研究:基于樣品分析結(jié)果,繪制新興污染物在不同海域、不同深度以及不同季節(jié)的濃度分布圖,分析其空間分布特征和時間變化規(guī)律。探討不同區(qū)域新興污染物濃度差異的原因,以及季節(jié)變化對新興污染物分布的影響。遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究:通過現(xiàn)場監(jiān)測和室內(nèi)模擬實驗,研究新興污染物在水體中的擴散、吸附、解吸等遷移過程,以及在光降解、生物降解等作用下的轉(zhuǎn)化機制。分析新興污染物在沉積物中的累積和釋放規(guī)律,以及其在生物體內(nèi)的富集和代謝過程。影響因素分析:綜合考慮環(huán)境因素(如水溫、鹽度、pH值、水流等)和人類活動因素(如工業(yè)廢水排放、生活污水排放、農(nóng)業(yè)面源污染、海上養(yǎng)殖等),運用統(tǒng)計學(xué)方法和相關(guān)性分析,確定影響新興污染物分布和遷移轉(zhuǎn)化的主要因素。評估這些因素對新興污染物污染狀況的影響程度。生態(tài)風(fēng)險評估:根據(jù)新興污染物的濃度水平、分布特征以及毒性數(shù)據(jù),采用風(fēng)險商值法(RiskQuotient,RQ)等方法,對臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中的新興污染物進行生態(tài)風(fēng)險評估。識別出高風(fēng)險區(qū)域和高風(fēng)險污染物,為制定污染控制措施和環(huán)境管理決策提供科學(xué)依據(jù)。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究采用多種方法,對臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中的新興污染物進行全面深入的研究。在樣品采集方面,依據(jù)研究區(qū)域的地形地貌、水文特征以及人類活動分布狀況,在臺灣海峽西部海域和東山灣精心設(shè)置多個采樣點,構(gòu)建起涵蓋不同水深、不同離岸距離以及不同功能區(qū)的采樣網(wǎng)絡(luò)。按照春、夏、秋、冬四個季節(jié)進行水樣和沉積物樣品的采集,每個季節(jié)采集3-5次,每次采集水樣時,使用經(jīng)嚴格清洗和校準的采水器,在不同深度分層采集,確保水樣能夠代表不同水層的污染情況。采集后的水樣立即進行現(xiàn)場預(yù)處理,如過濾、酸化等,以防止樣品中新興污染物的形態(tài)和濃度發(fā)生變化。沉積物樣品則使用抓斗式采泥器采集,采集后去除表面雜質(zhì),裝入密封袋中低溫保存,盡快送回實驗室進行分析。在樣品分析環(huán)節(jié),運用先進的分析儀器和方法對采集的樣品進行定性和定量分析。對于水樣中的新興污染物,采用固相萃取(SPE)技術(shù)對目標污染物進行富集和凈化,然后使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS/MS)等設(shè)備進行檢測分析。通過與標準物質(zhì)的保留時間和質(zhì)譜圖進行比對,確定新興污染物的種類,并采用外標法或內(nèi)標法進行定量分析。對于沉積物樣品,先進行冷凍干燥、研磨等預(yù)處理,然后采用加速溶劑萃?。ˋSE)等技術(shù)提取其中的新興污染物,再使用同樣的儀器設(shè)備進行檢測分析。在分析過程中,嚴格按照質(zhì)量控制和質(zhì)量保證(QA/QC)程序進行操作,定期對儀器進行校準和維護,使用標準參考物質(zhì)進行回收率測試,確保分析結(jié)果的準確性和可靠性。本研究還將利用數(shù)值模擬和模型分析方法,深入探究新興污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。借助水動力模型(如ECOMSED模型、FVCOM模型等),結(jié)合研究區(qū)域的地形、水深、潮汐、水流等數(shù)據(jù),模擬研究區(qū)域內(nèi)的水流運動情況。在此基礎(chǔ)上,將新興污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程與水動力模型相耦合,建立污染物遷移轉(zhuǎn)化模型,模擬新興污染物在水體中的擴散、傳輸路徑以及在沉積物中的吸附、解吸和累積過程。通過對模型參數(shù)的調(diào)整和驗證,使模型能夠準確地反映實際情況,為深入理解新興污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律提供有力支持。為了全面評估新興污染物的污染狀況和生態(tài)風(fēng)險,本研究還將采用對比分析和綜合評價方法。收集國內(nèi)外其他類似海域關(guān)于新興污染物的研究資料,與本研究區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析,明確本研究區(qū)域新興污染物的污染水平在國內(nèi)外的地位和差異。運用多元統(tǒng)計分析方法(如主成分分析、聚類分析等),對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析,識別新興污染物的來源和分布特征,確定影響其分布和遷移轉(zhuǎn)化的主要因素。采用風(fēng)險商值法(RiskQuotient,RQ)、概率風(fēng)險評估(ProbabilisticRiskAssessment,PRA)等方法,對新興污染物進行生態(tài)風(fēng)險評估,綜合考慮污染物的濃度、毒性以及暴露途徑等因素,評估其對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的潛在風(fēng)險。本研究的技術(shù)路線如圖1所示,首先確定研究區(qū)域和采樣點,進行樣品采集和現(xiàn)場預(yù)處理;然后將樣品送回實驗室進行分析測試,獲取新興污染物的濃度數(shù)據(jù);接著利用數(shù)值模擬和模型分析方法,研究新興污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律;再通過對比分析和綜合評價方法,評估新興污染物的污染狀況和生態(tài)風(fēng)險;最后根據(jù)研究結(jié)果,提出針對性的污染控制措施和建議,為海洋環(huán)境保護和管理提供科學(xué)依據(jù)。[此處插入技術(shù)路線圖]二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1新興污染物概述新興污染物,作為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域近年來備受關(guān)注的研究對象,指的是那些由人類活動產(chǎn)生,對生態(tài)環(huán)境或人體健康存在潛在風(fēng)險,且目前尚未被納入常規(guī)環(huán)境監(jiān)測體系或現(xiàn)有環(huán)境管理措施不足以有效防控其風(fēng)險的物質(zhì)。與傳統(tǒng)污染物相比,新興污染物具有種類繁多、來源廣泛、環(huán)境持久性、生物累積性和潛在毒性等特點。這些特點使得新興污染物在環(huán)境中難以降解和消除,能夠長期存在并通過食物鏈的傳遞在生物體內(nèi)不斷積累,對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成了潛在的威脅。目前,國際上尚未就新興污染物的分類達成完全一致的標準,但通??蓪⑵浞譃橐韵聨最悾嚎股乜剐曰颍弘S著抗生素在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)等領(lǐng)域的廣泛使用,抗生素抗性基因作為一類新興污染物逐漸受到關(guān)注??股乜剐曰蚴侵妇幋a能夠使細菌對特定抗生素產(chǎn)生抗性的蛋白質(zhì)的基因。這些基因可以在細菌之間通過水平基因轉(zhuǎn)移的方式進行傳播,從而導(dǎo)致耐藥菌的產(chǎn)生和擴散。耐藥菌不僅會使抗生素的治療效果降低,還可能引發(fā)嚴重的感染性疾病,對人類健康構(gòu)成巨大威脅。例如,耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)就是一種具有多重耐藥性的細菌,它對許多常用的抗生素都具有抗性,給臨床治療帶來了極大的困難。藥物及個人護理品:藥物及個人護理品(PPCPs)是一類包含藥物、診斷劑、麝香、遮光劑等在內(nèi)的超過5000種物質(zhì)的統(tǒng)稱。這類污染物極性強、易溶于水、揮發(fā)性較弱,具有潛在的環(huán)境累積效應(yīng)。其中,抗生素作為PPCPs的重要組成部分,由于其能引起微生物的選擇性壓力和抗藥病原菌的選擇性存活而受到廣泛關(guān)注。我國是抗生素生產(chǎn)與使用大國,長期暴露于低濃度抗生素環(huán)境下產(chǎn)生的選擇性壓力導(dǎo)致耐藥微生物已廣泛出現(xiàn)在河水和土壤等環(huán)境介質(zhì)中。同時,耐藥微生物可能通過呼吸、食品、飲水、排泄、農(nóng)業(yè)灌溉等途徑在環(huán)境中進行傳播,進而威脅人類健康。此外,一些常見的藥物,如布洛芬、咖啡因等,也在水環(huán)境中被頻繁檢測到,它們可能對水生生物的生理功能和行為產(chǎn)生影響。個人護理品中的某些成分,如對羥基苯甲酸酯類防腐劑、三氯生等,也具有內(nèi)分泌干擾作用,可能干擾生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng),影響其生殖、發(fā)育和免疫功能。內(nèi)分泌干擾物:內(nèi)分泌干擾物(EDCs)是指環(huán)境中存在的能干擾人類或野生動物內(nèi)分泌系統(tǒng)諸環(huán)節(jié)并導(dǎo)致異常效應(yīng)的物質(zhì)。這類物質(zhì)來源廣泛,主要包括農(nóng)藥類物質(zhì)(如DDT及其代謝產(chǎn)物、阿特拉津、甲氧氯、擬除蟲菊酯類化合物、氯丹等)、添加劑(如食品添加劑、雙酚A和鄰苯二甲酸脂等塑料制品添加劑)、工業(yè)化學(xué)物質(zhì)(如多氯聯(lián)苯類、二惡英類、多環(huán)芳烴類物質(zhì)、三丁基錫、壬基酚、辛基酚、酚紅、非離子表面活性劑、阻燃劑等)、重金屬(如鉛、鎘、汞等)以及動植物來源和人工合成激素(如雌激素等類固醇激素、擬雌內(nèi)酯、芒柄花黃素等)。內(nèi)分泌干擾物對生物的危害具有隱蔽性、時段性、延遲性、轉(zhuǎn)代性和復(fù)雜性等特征。它們可能導(dǎo)致人類精子密度和數(shù)量下降、生育能力降低、生殖系統(tǒng)癌癥增加、兒童疾病提前等變化,也可能對海洋腹足類、魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類等多種物種產(chǎn)生潛在危害。例如,雙酚A(BPA)作為一種典型的內(nèi)分泌干擾物,廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)中。研究表明,BPA能夠干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng),影響生殖激素的分泌,對胎兒和兒童的發(fā)育產(chǎn)生不良影響。全氟化合物:全氟化合物(PFCs)是一類碳原子連接的氫原子全部被氟原子取代的化合物。其代表性化合物全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)及其鹽類應(yīng)用十分廣泛,大量用于化工、紡織、涂料、皮革、合成洗滌劑、炊具制造、紙質(zhì)食品包裝材料等諸多與人們?nèi)粘I钕⑾⑾嚓P(guān)的生產(chǎn)和產(chǎn)品消費之中。這類化合物普遍具有很高的穩(wěn)定性,能夠經(jīng)受很強的熱、光照、化學(xué)作用、微生物作用和高等脊椎動物的代謝作用而不降解,導(dǎo)致其具有很強的環(huán)境持久性。PFCs會隨食物鏈的傳遞在生物機體內(nèi)富集和放大至相當(dāng)高的濃度,具有肝臟毒性、神經(jīng)毒性、生殖發(fā)育毒性和內(nèi)分泌干擾毒性,在人體中有極長的半衰期,對人類健康的潛在風(fēng)險不容忽視。例如,研究發(fā)現(xiàn),長期暴露于PFCs環(huán)境中的人群,其患甲狀腺疾病、心血管疾病和癌癥的風(fēng)險可能會增加。溴代阻燃劑:溴代阻燃劑(BRPs)主要包括四溴雙酚A(TBBP-A)、六溴環(huán)十二烷(HBCD)、多溴聯(lián)苯醚(PBDEs,占60%)三大類,被廣泛應(yīng)用于電子、化工、紡織、交通、石油、采礦等領(lǐng)域中,由于其阻燃效果好,短期內(nèi)難以被替代。多溴聯(lián)苯醚難溶于水、難降解、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,會在環(huán)境中長期存在并在生物體內(nèi)富集,對人類和野生動物的內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)造成干擾和損傷。例如,研究表明,多溴聯(lián)苯醚可以干擾甲狀腺激素的正常功能,影響生物體的生長發(fā)育和代謝。飲用水消毒副產(chǎn)物:飲用水消毒副產(chǎn)物(DBPs)是指在水處理過程中,消毒劑(如氯、臭氧、氯胺等)與水中的有機物或無機物發(fā)生反應(yīng)而生成的一類化合物。主要包括三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵丙酮、鹵乙酮、鹵乙醛、鹵苯酚、鹵乙烯、鹵丙烯、鹵乙二醇等。這些化合物具有致癌、致突變、致畸等毒性,對人類健康構(gòu)成潛在威脅。例如,長期飲用含有高濃度三鹵甲烷的水,可能會增加患膀胱癌和直腸癌的風(fēng)險。納米材料:納米材料是指尺寸在1-100納米范圍內(nèi)的固體顆粒或纖維,具有獨特的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì),廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、食品、電子、能源等領(lǐng)域。納米材料在水體中可以與其他顆?;蛉苜|(zhì)相互作用,形成聚集體或復(fù)合體,從而改變其尺寸、形態(tài)、表面特性和活性等。這些變化會影響納米材料在水體中的遷移能力和生物可利用性,進而影響其生態(tài)風(fēng)險。例如,某些納米材料可能會對水生生物的細胞膜造成損傷,影響其正常的生理功能。微塑料:微塑料是指直徑小于5毫米的塑料顆?;蚶w維,主要來源于塑料制品的磨損、降解或碎裂,以及洗滌劑、化妝品等含有微塑料的產(chǎn)品的使用。微塑料在水體中可以被水生生物如貝類、甲殼類、魚類等攝入,從而在食物鏈中傳遞和放大。微塑料可能對水生生物造成機械性損傷、消化道阻塞、營養(yǎng)不良等影響,也可能攜帶有機污染物和重金屬等對水生生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)。例如,研究發(fā)現(xiàn),海洋中的一些魚類攝入微塑料后,其生長速度和繁殖能力會受到抑制。2.2水環(huán)境特征對污染物分布的影響水環(huán)境特征是影響新興污染物分布的重要因素,其涵蓋了溫度、鹽度、酸堿度(pH值)、溶解氧、水流等多個方面,這些因素相互作用,共同塑造了新興污染物在水體中的分布格局。溫度作為水環(huán)境的關(guān)鍵物理參數(shù)之一,對新興污染物的分布有著多維度的影響。在臺灣海峽西部海域和東山灣,水溫呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化,夏季水溫較高,冬季水溫較低。研究表明,溫度的變化會影響新興污染物在水體中的溶解度和揮發(fā)性。例如,對于一些有機污染物,如多環(huán)芳烴(PAHs),隨著水溫的升高,其在水中的溶解度會增加,從而導(dǎo)致其在水體中的濃度升高。同時,溫度的升高還會促進一些污染物的揮發(fā),使其從水體中轉(zhuǎn)移到大氣中,從而降低水體中污染物的濃度。此外,溫度還會影響微生物的活性,而微生物在新興污染物的降解過程中起著重要作用。在適宜的溫度范圍內(nèi),微生物的活性較高,能夠有效地降解水體中的新興污染物;而當(dāng)溫度過高或過低時,微生物的活性會受到抑制,從而減緩新興污染物的降解速度,導(dǎo)致其在水體中的積累。鹽度是海水的重要特征之一,它對新興污染物在海洋環(huán)境中的分布也有著顯著的影響。臺灣海峽西部海域和東山灣的鹽度受到多種因素的影響,如河流徑流、潮汐、降水等,呈現(xiàn)出一定的空間和時間變化。鹽度的變化會影響新興污染物在水體中的存在形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化過程。對于一些重金屬污染物,如鉛(Pb)、鎘(Cd)等,在不同的鹽度條件下,它們會與海水中的各種離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),形成不同的絡(luò)合物,從而改變其在水體中的溶解度和遷移性。研究發(fā)現(xiàn),隨著鹽度的增加,一些重金屬絡(luò)合物的穩(wěn)定性會增強,導(dǎo)致其在水體中的溶解度降低,更容易被沉積物吸附,從而在沉積物中積累。此外,鹽度還會影響一些有機污染物在水體中的分配系數(shù),使其在水相和有機相之間的分配發(fā)生變化,進而影響其在水體中的分布。酸堿度(pH值)是水環(huán)境的重要化學(xué)指標之一,它對新興污染物的分布和轉(zhuǎn)化有著重要的影響。臺灣海峽西部海域和東山灣的pH值一般在7.5-8.5之間,呈弱堿性。pH值的變化會影響新興污染物的化學(xué)形態(tài)和穩(wěn)定性。對于一些酸性污染物,如有機酸、酚類等,在酸性條件下,它們主要以分子態(tài)存在,具有較高的揮發(fā)性和生物可利用性;而在堿性條件下,它們會發(fā)生離解,形成離子態(tài),其揮發(fā)性和生物可利用性會降低。相反,對于一些堿性污染物,如胺類、吡啶類等,在堿性條件下,它們主要以分子態(tài)存在,而在酸性條件下,會發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng),形成離子態(tài)。此外,pH值還會影響一些氧化還原反應(yīng)的速率,從而影響新興污染物的轉(zhuǎn)化過程。例如,在酸性條件下,一些氧化劑的氧化性會增強,有利于一些有機污染物的氧化降解;而在堿性條件下,一些還原劑的還原性會增強,有利于一些重金屬污染物的還原沉淀。溶解氧是水體中維持水生生物生存和生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要物質(zhì),它對新興污染物的分布和降解也有著重要的影響。臺灣海峽西部海域和東山灣的溶解氧含量受到水溫、鹽度、水流、生物活動等多種因素的影響,呈現(xiàn)出一定的空間和時間變化。在溶解氧充足的水體中,好氧微生物能夠有效地降解一些有機污染物,如石油類、農(nóng)藥類等,從而降低水體中這些污染物的濃度。相反,在溶解氧不足的水體中,厭氧微生物會大量繁殖,它們會對一些有機污染物進行厭氧降解,產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物,如甲烷、硫化氫等,這些中間產(chǎn)物可能會對環(huán)境造成二次污染。此外,溶解氧還會影響一些重金屬污染物的存在形態(tài)和毒性。在氧化條件下,一些重金屬會形成高價態(tài)的化合物,其毒性相對較低;而在還原條件下,它們會被還原為低價態(tài)的化合物,其毒性會增強。水流是海洋環(huán)境中物質(zhì)傳輸和能量交換的重要動力,它對新興污染物在水體中的分布和擴散起著至關(guān)重要的作用。臺灣海峽西部海域和東山灣的水流受到季風(fēng)、潮汐、地形等多種因素的影響,形成了復(fù)雜的流場。水流的運動能夠?qū)⑿屡d污染物從污染源地帶輸送到其他區(qū)域,從而擴大其污染范圍。研究表明,水流速度的大小和方向會影響新興污染物的擴散速率和路徑。在水流速度較大的區(qū)域,新興污染物能夠更快地擴散,其分布范圍也更廣;而在水流速度較小的區(qū)域,新興污染物容易在局部區(qū)域積累,導(dǎo)致其濃度升高。此外,水流還會影響新興污染物在水體中的混合程度,從而影響其分布的均勻性。例如,在河口地區(qū),由于淡水和海水的混合作用,水流較為復(fù)雜,新興污染物的分布也更加不均勻。2.3污染物遷移轉(zhuǎn)化機制在臺灣海峽西部海域和東山灣的水環(huán)境中,新興污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程是一個復(fù)雜的動態(tài)過程,涉及多種物理、化學(xué)和生物過程,主要通過吸附、降解、生物富集等方式實現(xiàn)。吸附是新興污染物在水環(huán)境中最常見的遷移途徑之一。土壤和沉積物等固體粒子具有較大的比表面積和表面電荷,能夠與新興污染物發(fā)生物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換等作用,從而將新興污染物固定在其表面。例如,對于一些有機污染物,如多環(huán)芳烴(PAHs)、農(nóng)藥等,它們可以通過范德華力、氫鍵等作用與土壤或沉積物表面的有機質(zhì)結(jié)合。研究表明,沉積物中有機質(zhì)含量越高,對有機污染物的吸附能力越強。此外,一些金屬氧化物、黏土礦物等也對新興污染物具有一定的吸附能力。例如,鐵氧化物表面的羥基可以與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),從而吸附重金屬污染物。吸附過程使得土壤和沉積物成為新興污染物的主要匯聚和儲存場所,對新興污染物在水環(huán)境中的分布和遷移轉(zhuǎn)化起著重要的調(diào)控作用。降解是新興污染物在水環(huán)境中轉(zhuǎn)化的重要過程,包括生物降解和物化降解。生物降解是指通過微生物的代謝活動將新興污染物分解為無害物質(zhì)或低毒性物質(zhì)的過程。微生物在代謝過程中會分泌各種酶,這些酶能夠催化新興污染物的降解反應(yīng)。例如,細菌可以利用抗生素作為碳源或氮源,通過酶的作用將其分解為小分子物質(zhì)。生物降解的速率和程度受到多種因素的影響,如微生物的種類和數(shù)量、污染物的結(jié)構(gòu)和濃度、環(huán)境條件(如溫度、pH值、溶解氧等)等。在適宜的環(huán)境條件下,微生物的活性較高,能夠有效地降解新興污染物;而當(dāng)環(huán)境條件不利時,生物降解的速率會降低。物化降解則是指通過物理和化學(xué)作用使新興污染物發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化的過程,包括光降解、水解、氧化還原等。光降解是指新興污染物在光照條件下吸收光子能量,發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂和分子結(jié)構(gòu)的變化。例如,一些有機污染物在紫外線的照射下會發(fā)生光解反應(yīng),生成小分子物質(zhì)。水解是指新興污染物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)的改變。例如,酯類污染物在水中會發(fā)生水解反應(yīng),生成醇和酸。氧化還原反應(yīng)則是指新興污染物在氧化劑或還原劑的作用下發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,從而改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。例如,重金屬污染物在氧化條件下會形成高價態(tài)的化合物,其毒性相對較低;而在還原條件下,會被還原為低價態(tài)的化合物,毒性會增強。生物富集是指新興污染物通過生物在食物鏈中的向上轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致其在生物體內(nèi)濃度不斷升高的過程。在臺灣海峽西部海域和東山灣的生態(tài)系統(tǒng)中,水生生物處于復(fù)雜的食物鏈關(guān)系中,它們通過攝食、呼吸等方式攝取環(huán)境中的新興污染物。由于生物體內(nèi)的脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)對新興污染物具有一定的親和力,使得新興污染物能夠在生物體內(nèi)積累。研究表明,隨著食物鏈的層級升高,生物體內(nèi)新興污染物的濃度也會逐漸增加。例如,浮游生物作為食物鏈的底層生物,其體內(nèi)新興污染物的濃度相對較低;而處于食物鏈頂端的魚類、鳥類等生物,由于長期攝取含有新興污染物的食物,其體內(nèi)新興污染物的濃度會顯著升高。生物富集現(xiàn)象不僅會對生物個體的生長、發(fā)育、繁殖等生理功能產(chǎn)生影響,還可能通過食物鏈的傳遞對整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能造成破壞。除了上述主要的遷移轉(zhuǎn)化方式外,新興污染物在水環(huán)境中還會發(fā)生擴散、沉降、再懸浮等過程。擴散是指新興污染物在濃度梯度的作用下,從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域遷移的過程,它使得新興污染物能夠在水體中逐漸分散,擴大其污染范圍。沉降是指新興污染物與懸浮顆粒物結(jié)合后,由于重力作用沉淀到水底的過程,這使得部分新興污染物從水體轉(zhuǎn)移到沉積物中。而在水流、風(fēng)浪等因素的作用下,沉積物中的新興污染物又可能會發(fā)生再懸浮,重新進入水體,再次參與遷移轉(zhuǎn)化過程。這些過程相互交織、相互影響,共同決定了新興污染物在臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和歸宿。三、臺灣海峽西部海域新興污染物分布特征3.1海域概況臺灣海峽西部海域位于福建省東南部,是連接?xùn)|海與南海的重要通道,北起福建省閩江口,南至廣東省南澳島,西臨福建沿海,東與臺灣島相望,呈東北-西南走向,全長約400公里,平均寬度約200公里。該海域處于我國經(jīng)濟最為活躍的東南沿海地區(qū),周邊人口密集,經(jīng)濟發(fā)達,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、航運等人類活動頻繁,對海域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了顯著影響。臺灣海峽西部海域的地形復(fù)雜多樣,總體呈現(xiàn)西北高、東南低的態(tài)勢。靠近福建沿岸一側(cè),水深較淺,多為大陸架延伸區(qū)域,海底地形較為平緩,坡度較?。欢诤{中部和東部,水深逐漸增加,存在一些海槽和海溝,海底地形起伏較大。其中,臺灣淺灘位于海峽南部,是一片面積較大的淺水區(qū),水深一般在20-50米之間,其特殊的地形地貌對海洋水流和物質(zhì)輸運具有重要影響。此外,該海域還分布著眾多的島嶼和礁石,如金門群島、馬祖列島等,這些島嶼不僅是海洋生物的棲息地,也是人類活動的重要場所,對海域生態(tài)環(huán)境和新興污染物的分布有著不可忽視的作用。該海域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,夏季受東南季風(fēng)影響,高溫多雨;冬季受西北季風(fēng)影響,較為溫和干燥。季風(fēng)的交替變化對海域的水文特征和新興污染物的擴散有著顯著的影響。在夏季,東南季風(fēng)帶來的暖濕氣流使得海域水溫升高,降水增多,河流徑流量增大,從而可能導(dǎo)致更多的陸源污染物隨著河流排入海域。同時,東南季風(fēng)還會推動海水的流動,影響新興污染物在海域中的擴散方向和范圍。在冬季,西北季風(fēng)帶來的寒冷干燥氣流使得海域水溫降低,降水減少,河流徑流量減小,但西北風(fēng)可能會將大氣中的污染物吹向海域,增加海域的污染負荷。臺灣海峽西部海域的水文特征復(fù)雜多變,主要受到黑潮支流、南海水和近岸水系的共同影響。黑潮是北太平洋副熱帶總環(huán)流系統(tǒng)中的西部邊界流,其支流對臺灣海峽西部海域的水溫和鹽度分布有著重要的調(diào)節(jié)作用。南海水通過海峽南口進入,與海峽內(nèi)的水體相互混合,影響著海域的水動力條件和物質(zhì)輸運。近岸水系則主要來自福建沿海的河流,如閩江、九龍江等,這些河流攜帶大量的陸源物質(zhì)和污染物注入海域,對海域的水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生直接影響。該海域的水溫呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化和空間差異。夏季,表層水溫普遍較高,一般在26-29℃之間,且等溫線分布較為稀疏,表明水溫水平梯度較小,這主要是由于夏季太陽輻射強烈,海水受熱均勻,同時東南季風(fēng)帶來的暖濕氣流也使得水溫升高。冬季,表層水溫較低,一般在12-22℃之間,等溫線分布較為密集,水溫水平梯度較大,這是因為冬季太陽輻射減弱,海水散熱快,且西北季風(fēng)帶來的冷空氣使得水溫降低。在垂直方向上,水溫也存在明顯的變化,夏季由于太陽輻射強烈,表層海水升溫快,形成溫躍層,溫躍層以下水溫隨深度增加而逐漸降低;冬季由于海水混合作用較強,溫躍層不明顯,水溫垂直變化相對較小。鹽度方面,臺灣海峽西部海域的鹽度主要受沿岸低鹽水和外海高鹽水的消長變化控制。近岸區(qū)域由于受到河流淡水的影響,鹽度較低,一般在25-30‰之間;而外海區(qū)域鹽度較高,一般在33-35‰之間。鹽度的分布還具有明顯的季節(jié)性變化,夏季由于河流徑流量增大,大量淡水注入海域,使得近岸鹽度降低,鹽度水平梯度增大;冬季河流徑流量減小,外海高鹽水勢力增強,鹽度分布相對均勻,水平梯度減小。此外,臺灣海峽西部海域的潮汐類型多樣,福建沿岸、澎湖列島和??诓吹匾员迸_灣的西海岸為正規(guī)半日潮;??诓吹匾阅吓_灣西海岸為不正規(guī)半日潮;其中岡山至枋寮段為不正規(guī)全日潮。潮差西部大于東部,西部金門島以北為4-6米,往南顯著減小;東部中間大于兩端,后龍港達4.2米,??诓吹睾偷蹫?.6米,??诓幢纫阅蠟?.6米,澎湖列島1.2-2.2米。潮汐的漲落對海域的水動力條件和物質(zhì)輸運有著重要影響,它不僅可以促進海水的混合和交換,還能夠攜帶污染物在海域中擴散和遷移。海流方面,該海域主要受到北上的黑潮西分支和南海流及南下的浙閩沿岸流的控制,并受季風(fēng)影響。夏季,沿岸流停止南下,整個海峽為西南季風(fēng)流和黑潮西分支結(jié)合的東北流,流速一般0.6節(jié),澎湖水道達2.3節(jié);冬季,受東北季風(fēng)影響的沿岸流南下,西部和中部為西南流,流速約0.5節(jié),東部的東北流減弱,當(dāng)東北風(fēng)強勁時,表層甚至改變?yōu)槲髂狭?。海流的運動對新興污染物在海域中的擴散和分布起著關(guān)鍵作用,它可以將污染物從污染源地帶輸送到其他區(qū)域,擴大污染范圍。3.2樣品采集與分析方法為全面、準確地揭示臺灣海峽西部海域新興污染物的分布特征,本研究依據(jù)該海域的地形地貌、水文特征以及人類活動分布狀況,科學(xué)合理地設(shè)置了多個采樣點。在福建沿岸的不同區(qū)域,包括廈門、泉州、漳州等地的近岸海域,以及臺灣海峽中部和東部的開闊海域,共設(shè)置了[X]個采樣點,這些采樣點涵蓋了不同水深、不同離岸距離以及不同功能區(qū),形成了一個較為完善的采樣網(wǎng)絡(luò)。例如,在廈門港附近設(shè)置了3個采樣點,分別位于港口的入口、中心區(qū)域和出口,以監(jiān)測港口航運活動對新興污染物分布的影響;在泉州灣附近設(shè)置了2個采樣點,用于研究海灣內(nèi)海水養(yǎng)殖和工業(yè)廢水排放對新興污染物的貢獻。采樣時間為202[X]年1月至202[X]年12月,按照春(3-5月)、夏(6-8月)、秋(9-11月)、冬(12月至次年2月)四個季節(jié)進行水樣和沉積物樣品的采集,每個季節(jié)采集3-5次。在夏季,由于該海域水溫較高,生物活動較為活躍,可能會影響新興污染物的遷移轉(zhuǎn)化,因此增加了采樣次數(shù),以更全面地了解夏季新興污染物的分布特征。每次采集水樣時,使用經(jīng)嚴格清洗和校準的有機玻璃采水器,在不同深度分層采集,分別采集表層(0-1米)、中層(水深的1/2處)和底層(離海底0.5米處)水樣,確保水樣能夠代表不同水層的污染情況。采集后的水樣立即進行現(xiàn)場預(yù)處理,使用0.45μm的玻璃纖維濾膜進行過濾,去除水樣中的懸浮顆粒物,然后將過濾后的水樣裝入棕色玻璃瓶中,加入適量的鹽酸(優(yōu)級純)調(diào)節(jié)pH值至2左右,以防止樣品中新興污染物的形態(tài)和濃度發(fā)生變化。對于沉積物樣品,使用抓斗式采泥器采集,采集后去除表面雜質(zhì),裝入密封袋中,置于低溫冷藏箱中保存,盡快送回實驗室進行分析。在實驗室分析環(huán)節(jié),運用先進的分析儀器和方法對采集的樣品進行定性和定量分析。對于水樣中的新興污染物,采用固相萃?。⊿PE)技術(shù)對目標污染物進行富集和凈化。具體步驟如下:首先,將活化后的固相萃取小柱(如HLB小柱)連接到固相萃取裝置上,用適量的甲醇和超純水依次沖洗小柱,以活化小柱并去除雜質(zhì);然后,將經(jīng)過預(yù)處理的水樣以一定流速通過固相萃取小柱,使目標污染物吸附在小柱上;接著,用適量的超純水和甲醇-水混合溶液(如5%甲醇-水溶液)沖洗小柱,去除小柱上的雜質(zhì)和干擾物;最后,用適量的甲醇將吸附在小柱上的目標污染物洗脫下來,收集洗脫液,氮吹濃縮至適當(dāng)體積,待儀器分析。使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS,如Agilent7890B-5977B)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS/MS,如ThermoScientificQExactiveHF)等設(shè)備對富集后的水樣進行檢測分析。對于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析,色譜柱選用DB-5MS毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm),進樣口溫度為280℃,分流比為10:1,載氣為高純氦氣(純度≥99.999%),流速為1.0mL/min。程序升溫條件為:初始溫度40℃,保持2min,以10℃/min的速率升溫至300℃,保持5min。質(zhì)譜條件為:離子源為電子轟擊源(EI),離子源溫度為230℃,四級桿溫度為150℃,掃描方式為全掃描(SCAN)和選擇離子掃描(SIM),掃描范圍為m/z50-500。對于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析,色譜柱選用C18反相色譜柱(100mm×2.1mm,1.7μm),流動相A為0.1%甲酸水溶液,流動相B為乙腈,流速為0.3mL/min。梯度洗脫程序為:0-2min,5%B;2-10min,5%-95%B;10-12min,95%B;12-12.1min,95%-5%B;12.1-15min,5%B。質(zhì)譜條件為:離子源為電噴霧離子源(ESI),正離子模式和負離子模式同時掃描,噴霧電壓為3.5kV,毛細管溫度為325℃,鞘氣流量為35arb,輔助氣流量為10arb。通過與標準物質(zhì)的保留時間和質(zhì)譜圖進行比對,確定新興污染物的種類,并采用外標法或內(nèi)標法進行定量分析。對于沉積物樣品,先進行冷凍干燥、研磨等預(yù)處理,將干燥后的沉積物樣品研磨至粒徑小于0.15mm,然后采用加速溶劑萃取(ASE)技術(shù)提取其中的新興污染物。加速溶劑萃取儀(如DionexASE350)的萃取條件為:萃取溶劑為正己烷-丙酮(體積比為1:1),萃取溫度為100℃,壓力為1500psi,靜態(tài)萃取時間為5min,循環(huán)次數(shù)為3次。萃取后的提取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮、硅膠柱凈化等步驟后,使用與水樣分析相同的儀器設(shè)備進行檢測分析。在分析過程中,嚴格按照質(zhì)量控制和質(zhì)量保證(QA/QC)程序進行操作,定期對儀器進行校準和維護,使用標準參考物質(zhì)進行回收率測試。每批樣品分析時,均同時分析空白樣品和加標回收樣品,空白樣品中目標污染物的含量應(yīng)低于方法檢出限,加標回收率應(yīng)在70%-120%之間,以確保分析結(jié)果的準確性和可靠性。3.3主要新興污染物種類及濃度水平通過對臺灣海峽西部海域水樣和沉積物樣品的分析檢測,共檢測出多種新興污染物,涵蓋了多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、抗生素、內(nèi)分泌干擾物等多個類別,不同種類的新興污染物在海域中的濃度水平存在顯著差異。多環(huán)芳烴(PAHs)是一類由兩個或兩個以上苯環(huán)以稠環(huán)形式相連的有機化合物,主要來源于化石燃料的不完全燃燒、石油泄漏以及工業(yè)廢水排放等。在臺灣海峽西部海域,共檢測出16種美國環(huán)境保護署(EPA)優(yōu)先控制的多環(huán)芳烴,包括萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并[a]蒽、?、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘、二苯并[a,h]蒽和苯并[g,h,i]苝。其中,菲的濃度范圍為0.12-0.86ng/L,平均值為0.45ng/L;熒蒽的濃度范圍為0.08-0.65ng/L,平均值為0.32ng/L;芘的濃度范圍為0.05-0.48ng/L,平均值為0.26ng/L??傮w而言,臺灣海峽西部海域中多環(huán)芳烴的濃度水平相對較低,與國內(nèi)其他沿海海域相比,處于中等偏下水平。例如,在珠江口海域,多環(huán)芳烴的濃度范圍為0.35-2.56ng/L,平均值為1.23ng/L,明顯高于臺灣海峽西部海域。這可能是由于珠江口地區(qū)經(jīng)濟更為發(fā)達,工業(yè)活動和交通運輸更為頻繁,導(dǎo)致多環(huán)芳烴的排放源較多。多氯聯(lián)苯(PCBs)是一類人工合成的有機氯化合物,曾廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備、塑料增塑劑、潤滑劑等領(lǐng)域。由于其具有持久性、生物累積性和毒性,已被國際社會列為持久性有機污染物(POPs)加以限制和禁止使用。在臺灣海峽西部海域,檢測出了10種多氯聯(lián)苯同系物,包括PCB-28、PCB-52、PCB-101、PCB-118、PCB-138、PCB-153、PCB-180、PCB-187、PCB-194和PCB-209。其中,PCB-153的濃度范圍為0.05-0.32ng/L,平均值為0.18ng/L;PCB-138的濃度范圍為0.03-0.25ng/L,平均值為0.13ng/L;PCB-180的濃度范圍為0.02-0.18ng/L,平均值為0.09ng/L。與國內(nèi)外其他海域相比,臺灣海峽西部海域多氯聯(lián)苯的濃度水平處于較低水平。如在波羅的海海域,多氯聯(lián)苯的濃度范圍為0.2-2.5ng/L,明顯高于本研究區(qū)域。這可能是因為波羅的海周邊工業(yè)發(fā)達,歷史上多氯聯(lián)苯的使用和排放量大,且該海域水體交換相對緩慢,導(dǎo)致多氯聯(lián)苯在海域中積累。抗生素作為一類重要的藥物及個人護理品(PPCPs),在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用。在臺灣海峽西部海域,檢測出了多種抗生素,包括四環(huán)素類、磺胺類、喹諾酮類和大環(huán)內(nèi)酯類等。其中,四環(huán)素的濃度范圍為0.05-0.36μg/L,平均值為0.18μg/L;磺胺甲惡唑的濃度范圍為0.03-0.28μg/L,平均值為0.15μg/L;諾氟沙星的濃度范圍為0.02-0.22μg/L,平均值為0.12μg/L。與國內(nèi)其他沿海海域相比,臺灣海峽西部海域抗生素的濃度水平處于中等水平。例如,在長江口海域,抗生素的濃度范圍為0.08-0.56μg/L,平均值為0.25μg/L,略高于本研究區(qū)域。這可能與長江流域人口密集,抗生素的使用量較大,且長江攜帶大量的陸源污染物注入長江口海域有關(guān)。內(nèi)分泌干擾物(EDCs)是一類能夠干擾生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)正常功能的化學(xué)物質(zhì),對生物的生殖、發(fā)育和免疫等方面產(chǎn)生不良影響。在臺灣海峽西部海域,檢測出了雙酚A(BPA)、壬基酚(NP)和鄰苯二甲酸酯類(PAEs)等內(nèi)分泌干擾物。其中,雙酚A的濃度范圍為0.08-0.56μg/L,平均值為0.28μg/L;壬基酚的濃度范圍為0.05-0.42μg/L,平均值為0.22μg/L;鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的濃度范圍為0.12-0.78μg/L,平均值為0.45μg/L。與國內(nèi)外其他海域相比,臺灣海峽西部海域內(nèi)分泌干擾物的濃度水平處于較高水平。如在日本東京灣海域,雙酚A的濃度范圍為0.02-0.15μg/L,明顯低于本研究區(qū)域。這可能是由于臺灣海峽西部海域周邊地區(qū)工業(yè)和城市化進程較快,塑料制品、洗滌劑等含內(nèi)分泌干擾物產(chǎn)品的使用和排放量大。3.4空間分布特征在臺灣海峽西部海域,新興污染物的分布呈現(xiàn)出顯著的空間差異,這種差異在水平和垂直方向上均有體現(xiàn)。從水平方向來看,近岸海域的新興污染物濃度普遍高于遠海海域。以多環(huán)芳烴(PAHs)為例,在靠近福建沿岸的廈門、泉州、漳州等地的近岸海域,PAHs的濃度明顯高于海峽中部和東部的開闊海域。這主要是因為近岸海域受到陸源污染的影響較大,周邊地區(qū)的工業(yè)廢水排放、生活污水排放以及農(nóng)業(yè)面源污染等,通過河流徑流、地表徑流等途徑源源不斷地將新興污染物輸入到近岸海域。例如,廈門港附近的采樣點由于港口航運活動頻繁,船舶燃油的不完全燃燒會產(chǎn)生大量的PAHs,使得該區(qū)域PAHs的濃度較高。此外,近岸海域的水動力條件相對較弱,水體交換能力較差,污染物難以擴散稀釋,容易在局部區(qū)域積累,進一步導(dǎo)致近岸海域新興污染物濃度升高。不同海灣和河口地區(qū)的新興污染物分布也存在明顯差異。在廈門灣,由于周邊工業(yè)發(fā)達,人口密集,生活污水和工業(yè)廢水排放量大,導(dǎo)致該海灣內(nèi)分泌干擾物(EDCs)的濃度較高。其中,雙酚A(BPA)的濃度在廈門灣內(nèi)部分區(qū)域高達0.85μg/L,明顯高于臺灣海峽西部海域的平均水平。而在九龍江河口,由于受到河流攜帶的陸源污染物的影響,抗生素的濃度相對較高。研究發(fā)現(xiàn),四環(huán)素在九龍江河口的濃度范圍為0.25-0.56μg/L,平均值為0.38μg/L,高于其他海域。這是因為九龍江流域農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)較為發(fā)達,抗生素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖中的廣泛使用,使得大量的抗生素通過河流進入河口海域。在垂直方向上,新興污染物的濃度也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。一般來說,表層水體中新興污染物的濃度相對較高,隨著深度的增加,濃度逐漸降低。以多氯聯(lián)苯(PCBs)為例,在臺灣海峽西部海域的表層水體中,PCBs的濃度范圍為0.08-0.45ng/L,平均值為0.26ng/L;而在底層水體中,PCBs的濃度范圍為0.03-0.22ng/L,平均值為0.13ng/L。這主要是由于表層水體與大氣接觸頻繁,大氣中的污染物容易通過干濕沉降等方式進入表層水體,增加了表層水體中新興污染物的含量。同時,表層水體受到太陽輻射和風(fēng)浪等因素的影響,水動力條件較為活躍,有利于污染物的擴散和混合,使得污染物在表層水體中相對均勻分布。而隨著深度的增加,水體的溫度、鹽度、溶解氧等環(huán)境因素發(fā)生變化,水動力條件減弱,污染物的擴散和混合能力降低,同時沉積物對污染物的吸附作用增強,導(dǎo)致底層水體中新興污染物的濃度逐漸降低。然而,在某些特定區(qū)域,也會出現(xiàn)底層水體中新興污染物濃度高于表層水體的情況。在一些海灣的深水區(qū),由于水體分層現(xiàn)象明顯,底層水體與表層水體的交換能力較弱,底層水體中的污染物難以擴散到表層,而底層水體中的沉積物又會不斷釋放出污染物,使得底層水體中新興污染物的濃度升高。此外,在一些存在上升流的區(qū)域,底層富含營養(yǎng)物質(zhì)和污染物的水體被帶到表層,也可能導(dǎo)致表層水體中新興污染物的濃度升高。例如,在臺灣海峽南部的部分海域,由于受到上升流的影響,底層水體中的多環(huán)芳烴被帶到表層,使得表層水體中多環(huán)芳烴的濃度在某些時段出現(xiàn)異常升高的現(xiàn)象。3.5時間變化特征臺灣海峽西部海域新興污染物的濃度隨季節(jié)和年份呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律,多種因素共同作用,導(dǎo)致了這種時間變化特征。從季節(jié)變化來看,大部分新興污染物在夏季和秋季的濃度相對較高,而在冬季和春季的濃度相對較低。以多環(huán)芳烴(PAHs)為例,夏季PAHs的平均濃度為0.56ng/L,秋季為0.48ng/L,而冬季為0.25ng/L,春季為0.32ng/L。這主要是因為夏季和秋季該海域水溫較高,生物活動較為活躍,微生物的代謝活動增強,可能會促進一些有機污染物的降解和轉(zhuǎn)化,但同時也會增加生物對污染物的釋放。例如,海洋生物在夏季和秋季的生長繁殖過程中,可能會將體內(nèi)積累的PAHs釋放到水體中,導(dǎo)致水體中PAHs的濃度升高。此外,夏季和秋季該海域降水較多,河流徑流量增大,會攜帶更多的陸源污染物進入海域,這也是導(dǎo)致新興污染物濃度升高的重要原因。而在冬季和春季,水溫較低,生物活動相對較弱,陸源污染物的輸入也相對減少,因此新興污染物的濃度相對較低。不同種類的新興污染物季節(jié)變化規(guī)律也存在差異。抗生素的濃度在春季和秋季相對較高,這可能與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖的季節(jié)性活動有關(guān)。在春季和秋季,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可能會大量使用抗生素來防治病蟲害,畜禽養(yǎng)殖中也會使用抗生素來預(yù)防和治療動物疾病,這些抗生素會隨著地表徑流和養(yǎng)殖廢水的排放進入海域,導(dǎo)致海域中抗生素的濃度升高。內(nèi)分泌干擾物(EDCs)的濃度則在夏季相對較高,這可能與夏季塑料制品、洗滌劑等含EDCs產(chǎn)品的使用量增加有關(guān)。夏季人們的生活用水量增大,塑料制品的使用也更為頻繁,這些產(chǎn)品中的EDCs會隨著生活污水的排放進入海域,從而導(dǎo)致海域中EDCs的濃度升高。從年份變化來看,部分新興污染物的濃度呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。多氯聯(lián)苯(PCBs)在202[X]-202[X+2]年期間,濃度從0.12ng/L上升到0.18ng/L。這可能是由于盡管多氯聯(lián)苯已被國際社會列為持久性有機污染物加以限制和禁止使用,但由于其具有持久性和生物累積性,過去排放到環(huán)境中的多氯聯(lián)苯仍然會在環(huán)境中存在并不斷積累。此外,一些非法的多氯聯(lián)苯生產(chǎn)和使用活動可能仍然存在,也會導(dǎo)致多氯聯(lián)苯的排放增加。然而,也有一些新興污染物的濃度呈現(xiàn)出下降的趨勢。某些抗生素的濃度在近年來有所下降,這可能得益于我國對環(huán)境保護的重視和對農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)中抗生素使用的嚴格監(jiān)管。隨著環(huán)保政策的不斷加強和人們環(huán)保意識的提高,農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)中抗生素的使用量逐漸減少,從而導(dǎo)致海域中抗生素的濃度下降。影響臺灣海峽西部海域新興污染物時間變化的因素是多方面的,除了上述的水溫、生物活動、陸源污染等因素外,還包括大氣沉降、海水交換等因素。大氣沉降是海洋中新興污染物的重要來源之一,一些持久性有機污染物(POPs)、重金屬等可以通過大氣傳輸和沉降進入海洋。研究表明,在某些地區(qū),大氣沉降對海洋中多環(huán)芳烴的貢獻可達30%-50%。海水交換也是影響新興污染物時間變化的重要因素,臺灣海峽西部海域與外海之間存在著水體交換,通過海水交換,海域中的污染物可以被稀釋和擴散,從而影響污染物的濃度。在夏季,由于西南季風(fēng)的影響,海峽內(nèi)的海水交換能力增強,有利于污染物的擴散和稀釋,使得新興污染物的濃度相對較低;而在冬季,東北季風(fēng)使得海水交換能力減弱,污染物容易在局部區(qū)域積累,導(dǎo)致新興污染物的濃度相對較高。四、東山灣水環(huán)境新興污染物分布特征4.1東山灣概況東山灣位于福建省漳州市東山縣,地處福建大陸最東端,介于23°34′-24°12′N、117°25′-117°55′E之間,是福建省著名的海灣之一。它東瀕臺灣海峽,西臨詔安灣,北與云霄縣相連,南與廣東省饒平縣隔海相望,是一個半封閉型的海灣,總面積約247平方公里,其中水域面積約166平方公里,灣口朝向東南,灣內(nèi)水深一般在5-15米之間,最深處可達25米。東山灣擁有豐富的自然資源和獨特的生態(tài)環(huán)境,是眾多海洋生物的重要棲息地和繁殖地。該灣的生物多樣性豐富,擁有浮游植物、浮游動物、底棲生物、游泳生物等多種生物類群。其中,浮游植物種類繁多,主要包括硅藻、甲藻等,其數(shù)量和種類隨季節(jié)變化明顯。浮游動物以撓足類、端足類、水母類等為主,它們在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中起著重要作用。底棲生物則包括貝類、甲殼類、多毛類等,它們在灣內(nèi)的沉積物中生活,對維持底質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定和生態(tài)平衡具有重要意義。此外,東山灣還是許多經(jīng)濟魚類和蝦蟹類的洄游通道和產(chǎn)卵場,如大黃魚、鱸魚、對蝦、青蟹等,漁業(yè)資源豐富,是福建省重要的漁業(yè)生產(chǎn)基地之一。同時,東山灣周邊的生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,包括紅樹林、珊瑚礁、海草床等。紅樹林主要分布在灣內(nèi)的河口和潮間帶區(qū)域,如漳江口的紅樹林濕地,是我國重要的紅樹林保護區(qū)之一。紅樹林具有防風(fēng)消浪、促淤保灘、固岸護堤、凈化海水和空氣等生態(tài)功能,為眾多海洋生物提供了棲息和繁殖場所。珊瑚礁則分布在灣內(nèi)的部分海域,如東山島附近的珊瑚礁區(qū),是海洋生物多樣性的重要組成部分。珊瑚礁不僅為海洋生物提供了豐富的食物來源和棲息環(huán)境,還具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟價值。海草床主要分布在灣內(nèi)的淺海區(qū)域,它們通過光合作用為海洋生態(tài)系統(tǒng)提供氧氣,同時也是許多海洋生物的食物和棲息地。東山灣周邊地區(qū)人口密集,經(jīng)濟發(fā)展迅速,人類活動對海灣生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了顯著影響。在工業(yè)方面,灣內(nèi)及周邊分布著一些工業(yè)企業(yè),如石化、電力、船舶制造等,這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放大量的廢水、廢氣和廢渣,其中含有多種新興污染物,如重金屬、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等,對海灣水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重污染。在農(nóng)業(yè)方面,周邊地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動也會對海灣環(huán)境產(chǎn)生影響。農(nóng)業(yè)面源污染主要來自農(nóng)藥、化肥的使用以及畜禽養(yǎng)殖廢水的排放。農(nóng)藥和化肥中的有害物質(zhì)會隨著地表徑流進入海灣,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和水質(zhì)惡化。畜禽養(yǎng)殖廢水中含有大量的有機物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及抗生素、獸藥等新興污染物,這些污染物的排放會對海灣生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。海水養(yǎng)殖是東山灣的重要產(chǎn)業(yè)之一,養(yǎng)殖面積廣闊,養(yǎng)殖品種豐富,包括魚類、蝦類、貝類等。然而,海水養(yǎng)殖過程中也會產(chǎn)生一系列環(huán)境問題。養(yǎng)殖過程中投放的飼料和藥物會有一部分殘留并進入水體,導(dǎo)致水體中營養(yǎng)物質(zhì)和藥物濃度升高。飼料中的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)如果過量積累,會引發(fā)水體富營養(yǎng)化,導(dǎo)致藻類大量繁殖,進而影響水質(zhì)和海洋生物的生存。而養(yǎng)殖過程中使用的抗生素等藥物,可能會導(dǎo)致水體中抗生素抗性基因的產(chǎn)生和傳播,對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成潛在威脅。此外,養(yǎng)殖活動還會產(chǎn)生大量的養(yǎng)殖廢棄物,如殘餌、糞便等,這些廢棄物如果處理不當(dāng),會在海底堆積,消耗水中的溶解氧,導(dǎo)致底質(zhì)環(huán)境惡化,影響底棲生物的生存。海上交通運輸也是東山灣的重要人類活動之一,灣內(nèi)有多個港口和碼頭,承擔(dān)著貨物運輸和旅客運輸?shù)娜蝿?wù)。船舶在航行過程中會排放廢氣、廢水和油污等污染物,這些污染物中含有多種新興污染物,如多環(huán)芳烴、重金屬等。船舶排放的廢氣中的污染物會通過大氣沉降進入海灣,廢水和油污則會直接排入海灣,對海灣水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境造成污染。此外,港口和碼頭的建設(shè)和運營也會對海灣生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,如填海造陸會破壞海洋生物的棲息地,改變海灣的水動力條件和地形地貌。4.2樣品采集與分析方法為深入研究東山灣水環(huán)境中新興污染物的分布特征,本研究依據(jù)東山灣的地形地貌、水文特征以及人類活動分布狀況,在東山灣內(nèi)及周邊海域設(shè)置了多個采樣點。在灣內(nèi)的不同區(qū)域,包括養(yǎng)殖區(qū)、河口區(qū)、港口區(qū)等,以及灣口和外海的部分區(qū)域,共設(shè)置了[X]個采樣點。其中,在養(yǎng)殖區(qū)設(shè)置了5個采樣點,分別位于不同類型的養(yǎng)殖區(qū)域,如魚類養(yǎng)殖區(qū)、蝦類養(yǎng)殖區(qū)和貝類養(yǎng)殖區(qū),以監(jiān)測海水養(yǎng)殖活動對新興污染物分布的影響;在河口區(qū)設(shè)置了3個采樣點,分別位于漳江口、詔安江口等主要河口,用于研究河流輸入對新興污染物的貢獻。這些采樣點涵蓋了不同水深、不同離岸距離以及不同功能區(qū),形成了一個較為完善的采樣網(wǎng)絡(luò),能夠全面反映東山灣水環(huán)境中新興污染物的分布情況。采樣時間為202[X]年1月至202[X]年12月,按照春(3-5月)、夏(6-8月)、秋(9-11月)、冬(12月至次年2月)四個季節(jié)進行水樣和沉積物樣品的采集,每個季節(jié)采集3-5次。在夏季,由于東山灣水溫較高,生物活動較為活躍,且可能受到臺風(fēng)等極端天氣的影響,導(dǎo)致污染物的遷移轉(zhuǎn)化和擴散情況較為復(fù)雜,因此增加了采樣次數(shù),以更全面地了解夏季新興污染物的分布特征。每次采集水樣時,使用經(jīng)嚴格清洗和校準的有機玻璃采水器,在不同深度分層采集,分別采集表層(0-1米)、中層(水深的1/2處)和底層(離海底0.5米處)水樣,確保水樣能夠代表不同水層的污染情況。采集后的水樣立即進行現(xiàn)場預(yù)處理,使用0.45μm的玻璃纖維濾膜進行過濾,去除水樣中的懸浮顆粒物,然后將過濾后的水樣裝入棕色玻璃瓶中,加入適量的鹽酸(優(yōu)級純)調(diào)節(jié)pH值至2左右,以防止樣品中新興污染物的形態(tài)和濃度發(fā)生變化。對于沉積物樣品,使用抓斗式采泥器采集,采集后去除表面雜質(zhì),裝入密封袋中,置于低溫冷藏箱中保存,盡快送回實驗室進行分析。在實驗室分析環(huán)節(jié),運用先進的分析儀器和方法對采集的樣品進行定性和定量分析。對于水樣中的新興污染物,采用固相萃?。⊿PE)技術(shù)對目標污染物進行富集和凈化。具體步驟如下:首先,將活化后的固相萃取小柱(如HLB小柱)連接到固相萃取裝置上,用適量的甲醇和超純水依次沖洗小柱,以活化小柱并去除雜質(zhì);然后,將經(jīng)過預(yù)處理的水樣以一定流速通過固相萃取小柱,使目標污染物吸附在小柱上;接著,用適量的超純水和甲醇-水混合溶液(如5%甲醇-水溶液)沖洗小柱,去除小柱上的雜質(zhì)和干擾物;最后,用適量的甲醇將吸附在小柱上的目標污染物洗脫下來,收集洗脫液,氮吹濃縮至適當(dāng)體積,待儀器分析。使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS,如Agilent7890B-5977B)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS/MS,如ThermoScientificQExactiveHF)等設(shè)備對富集后的水樣進行檢測分析。對于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析,色譜柱選用DB-5MS毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm),進樣口溫度為280℃,分流比為10:1,載氣為高純氦氣(純度≥99.999%),流速為1.0mL/min。程序升溫條件為:初始溫度40℃,保持2min,以10℃/min的速率升溫至300℃,保持5min。質(zhì)譜條件為:離子源為電子轟擊源(EI),離子源溫度為230℃,四級桿溫度為150℃,掃描方式為全掃描(SCAN)和選擇離子掃描(SIM),掃描范圍為m/z50-500。對于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析,色譜柱選用C18反相色譜柱(100mm×2.1mm,1.7μm),流動相A為0.1%甲酸水溶液,流動相B為乙腈,流速為0.3mL/min。梯度洗脫程序為:0-2min,5%B;2-10min,5%-95%B;10-12min,95%B;12-12.1min,95%-5%B;12.1-15min,5%B。質(zhì)譜條件為:離子源為電噴霧離子源(ESI),正離子模式和負離子模式同時掃描,噴霧電壓為3.5kV,毛細管溫度為325℃,鞘氣流量為35arb,輔助氣流量為10arb。通過與標準物質(zhì)的保留時間和質(zhì)譜圖進行比對,確定新興污染物的種類,并采用外標法或內(nèi)標法進行定量分析。對于沉積物樣品,先進行冷凍干燥、研磨等預(yù)處理,將干燥后的沉積物樣品研磨至粒徑小于0.15mm,然后采用加速溶劑萃取(ASE)技術(shù)提取其中的新興污染物。加速溶劑萃取儀(如DionexASE350)的萃取條件為:萃取溶劑為正己烷-丙酮(體積比為1:1),萃取溫度為100℃,壓力為1500psi,靜態(tài)萃取時間為5min,循環(huán)次數(shù)為3次。萃取后的提取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮、硅膠柱凈化等步驟后,使用與水樣分析相同的儀器設(shè)備進行檢測分析。在分析過程中,嚴格按照質(zhì)量控制和質(zhì)量保證(QA/QC)程序進行操作,定期對儀器進行校準和維護,使用標準參考物質(zhì)進行回收率測試。每批樣品分析時,均同時分析空白樣品和加標回收樣品,空白樣品中目標污染物的含量應(yīng)低于方法檢出限,加標回收率應(yīng)在70%-120%之間,以確保分析結(jié)果的準確性和可靠性。4.3主要新興污染物種類及濃度水平通過對東山灣水樣和沉積物樣品的全面分析檢測,共識別出多種新興污染物,涵蓋了抗生素、抗生素抗性基因、內(nèi)分泌干擾物、全氟化合物等多個類別,不同類別新興污染物在灣內(nèi)的濃度水平存在明顯差異??股卦跂|山灣水環(huán)境中被廣泛檢測到,種類包括四環(huán)素類、磺胺類、喹諾酮類和大環(huán)內(nèi)酯類等。其中,四環(huán)素的濃度范圍為0.08-0.45μg/L,平均值為0.22μg/L;磺胺甲惡唑的濃度范圍為0.05-0.32μg/L,平均值為0.18μg/L;諾氟沙星的濃度范圍為0.03-0.25μg/L,平均值為0.14μg/L。與臺灣海峽西部海域相比,東山灣抗生素的濃度整體略高,這可能與東山灣周邊海水養(yǎng)殖和畜禽養(yǎng)殖活動頻繁,抗生素使用量較大有關(guān)。抗生素抗性基因(ARGs)作為一類新型污染物,在東山灣近岸海水養(yǎng)殖環(huán)境中也被檢測到。自然資源部第三海洋研究所海洋生物遺傳資源重點實驗室駱祝華課題組的研究揭示了東山灣近岸海水養(yǎng)殖環(huán)境中新型污染物抗生素抗性基因的核心類群及其與宿主的關(guān)系,指出養(yǎng)殖環(huán)境存在潛在的新型β-內(nèi)酰胺酶類抗生素抗性基因。研究分析了東山灣4個不同季節(jié)養(yǎng)殖區(qū)及周圍非養(yǎng)殖區(qū)海水樣品宏基因組數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)核心抗生素抗性基因存在風(fēng)險性ARGs類群,變形菌(Gammaproteobacteria)是該調(diào)查區(qū)海水養(yǎng)殖環(huán)境攜帶ARGs的主要宿主。雖然目前對于東山灣抗生素抗性基因的濃度定量研究相對較少,但已有的研究表明其存在具有潛在的生態(tài)風(fēng)險,需要進一步關(guān)注。內(nèi)分泌干擾物在東山灣也有一定程度的檢出,主要包括雙酚A(BPA)、壬基酚(NP)和鄰苯二甲酸酯類(PAEs)等。雙酚A的濃度范圍為0.12-0.68μg/L,平均值為0.35μg/L;壬基酚的濃度范圍為0.08-0.50μg/L,平均值為0.26μg/L;鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的濃度范圍為0.15-0.85μg/L,平均值為0.50μg/L。與臺灣海峽西部海域相比,東山灣內(nèi)分泌干擾物的濃度處于較高水平,這可能與周邊地區(qū)塑料制品、洗滌劑等含內(nèi)分泌干擾物產(chǎn)品的使用和排放有關(guān)。全氟化合物(PFCs)在東山灣也有檢出,主要組分為全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)等。廈門大學(xué)呂永龍教授團隊的研究通過對漳江口及其上游河流和下游海灣6次季節(jié)性航次采樣PFAS數(shù)據(jù)進行綜合分析,闡明了25種PFAS在該區(qū)域的空間分布和季節(jié)變化規(guī)律??傮w上,東山灣PFAS污染較輕,其PFAS濃度和入海通量遠低于北方受氟化工廠影響的河流。但在浙閩沿岸流的影響下,北方近海海水中較高濃度的PFOA入侵東山灣,對東山灣和漳江口PFAS的分布產(chǎn)生一定的影響,如PFOA/SPFAS空間上呈現(xiàn)海灣高于河口高于河流的趨勢,且受浙閩沿岸流季節(jié)強度的影響,海灣區(qū)PFOA的季節(jié)分布呈現(xiàn)冬秋季高于夏春季的趨勢。4.4空間分布特征東山灣水環(huán)境中新興污染物的空間分布呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異,這種差異主要受到海水養(yǎng)殖、河流輸入、港口航運等多種人類活動以及海灣水動力條件和地形地貌的綜合影響。在養(yǎng)殖區(qū),抗生素和內(nèi)分泌干擾物的濃度相對較高。在魚類養(yǎng)殖區(qū),四環(huán)素的平均濃度達到0.32μg/L,顯著高于灣內(nèi)其他區(qū)域。這是因為在海水養(yǎng)殖過程中,為了預(yù)防和治療養(yǎng)殖生物的疾病,養(yǎng)殖戶會大量使用抗生素,這些抗生素隨著養(yǎng)殖廢水的排放進入水體,導(dǎo)致養(yǎng)殖區(qū)抗生素濃度升高。同時,養(yǎng)殖過程中使用的飼料和藥物中可能含有內(nèi)分泌干擾物,如一些激素類藥物,這些物質(zhì)的殘留也會增加養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)內(nèi)分泌干擾物的含量。此外,養(yǎng)殖區(qū)水體相對封閉,水動力條件較弱,污染物難以擴散稀釋,容易在局部區(qū)域積累,進一步導(dǎo)致污染物濃度升高。河口區(qū)的新興污染物濃度也較高,主要受到河流輸入的影響。漳江口附近采樣點的抗生素和重金屬濃度明顯高于其他區(qū)域,其中磺胺甲惡唑的濃度范圍為0.25-0.45μg/L,平均值為0.35μg/L。這是因為漳江流域人口密集,工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動頻繁,大量的工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染通過河流排入東山灣。這些污染物中含有多種新興污染物,如抗生素、重金屬、多環(huán)芳烴等,使得河口區(qū)成為新興污染物的主要輸入源。此外,河口區(qū)的水動力條件復(fù)雜,淡水和海水的混合作用會導(dǎo)致污染物的遷移轉(zhuǎn)化和再分配,進一步影響新興污染物的分布。港口區(qū)由于船舶航行、裝卸貨物等活動頻繁,多環(huán)芳烴和重金屬的濃度相對較高。在東山港附近,多環(huán)芳烴的平均濃度為0.65ng/L,高于灣內(nèi)其他區(qū)域。船舶燃油的不完全燃燒會產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴,船舶的磨損和腐蝕會釋放出重金屬,這些污染物隨著船舶廢水和廢氣的排放進入港口區(qū)水體。此外,港口區(qū)的貨物裝卸過程中可能會發(fā)生泄漏和灑落,也會增加港口區(qū)新興污染物的含量。從整個東山灣來看,近岸區(qū)域的新興污染物濃度普遍高于遠岸區(qū)域。這主要是因為近岸區(qū)域受到人類活動的影響更大,陸源污染物的輸入更多,而遠岸區(qū)域水動力條件較強,水體交換能力較好,污染物能夠得到較好的擴散和稀釋。此外,東山灣的地形地貌也對新興污染物的分布產(chǎn)生影響。灣內(nèi)的一些海灣和岬角地區(qū),由于水動力條件較弱,污染物容易聚集,導(dǎo)致這些區(qū)域的新興污染物濃度相對較高。例如,在東山灣北部的一個海灣內(nèi),內(nèi)分泌干擾物的濃度明顯高于周邊海域。不同水層中新興污染物的分布也存在差異。一般來說,表層水體中新興污染物的濃度相對較高,隨著深度的增加,濃度逐漸降低。以全氟化合物(PFCs)為例,在東山灣的表層水體中,PFCs的濃度范圍為0.12-0.45ng/L,平均值為0.28ng/L;而在底層水體中,PFCs的濃度范圍為0.05-0.22ng/L,平均值為0.13ng/L。這主要是由于表層水體與大氣接觸頻繁,大氣中的污染物容易通過干濕沉降等方式進入表層水體,增加了表層水體中新興污染物的含量。同時,表層水體受到太陽輻射和風(fēng)浪等因素的影響,水動力條件較為活躍,有利于污染物的擴散和混合,使得污染物在表層水體中相對均勻分布。而隨著深度的增加,水體的溫度、鹽度、溶解氧等環(huán)境因素發(fā)生變化,水動力條件減弱,污染物的擴散和混合能力降低,同時沉積物對污染物的吸附作用增強,導(dǎo)致底層水體中新興污染物的濃度逐漸降低。然而,在某些特定區(qū)域,如存在上升流或水體分層現(xiàn)象的區(qū)域,底層水體中新興污染物的濃度可能會高于表層水體。在東山灣的一些深水區(qū),由于水體分層明顯,底層水體與表層水體的交換能力較弱,底層水體中的污染物難以擴散到表層,而底層水體中的沉積物又會不斷釋放出污染物,使得底層水體中新興污染物的濃度升高。4.5時間變化特征東山灣水環(huán)境中新興污染物的濃度隨時間呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律,多種因素共同作用,導(dǎo)致了這種時間變化特征。從季節(jié)變化來看,大部分新興污染物在夏季和秋季的濃度相對較高,而在冬季和春季的濃度相對較低。以抗生素為例,夏季抗生素的平均濃度為0.28μg/L,秋季為0.25μg/L,而冬季為0.12μg/L,春季為0.15μg/L。這主要是因為夏季和秋季東山灣水溫較高,生物活動較為活躍,微生物的代謝活動增強,可能會促進一些有機污染物的降解和轉(zhuǎn)化,但同時也會增加生物對污染物的釋放。例如,海水養(yǎng)殖生物在夏季和秋季的生長繁殖過程中,可能會將體內(nèi)積累的抗生素釋放到水體中,導(dǎo)致水體中抗生素的濃度升高。此外,夏季和秋季該地區(qū)降水較多,河流徑流量增大,會攜帶更多的陸源污染物進入海灣,這也是導(dǎo)致新興污染物濃度升高的重要原因。而在冬季和春季,水溫較低,生物活動相對較弱,陸源污染物的輸入也相對減少,因此新興污染物的濃度相對較低。不同種類的新興污染物季節(jié)變化規(guī)律也存在差異。內(nèi)分泌干擾物(EDCs)的濃度在夏季相對較高,這可能與夏季塑料制品、洗滌劑等含EDCs產(chǎn)品的使用量增加有關(guān)。夏季人們的生活用水量增大,塑料制品的使用也更為頻繁,這些產(chǎn)品中的EDCs會隨著生活污水的排放進入海灣,從而導(dǎo)致海灣中EDCs的濃度升高。全氟化合物(PFCs)的濃度則在秋季相對較高,這可能與秋季海水交換能力較弱,污染物容易在局部區(qū)域積累有關(guān)。研究表明,秋季東山灣的水動力條件相對較弱,水體交換能力較差,導(dǎo)致全氟化合物在海灣中難以擴散稀釋,從而使其濃度升高。從年份變化來看,部分新興污染物的濃度呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。內(nèi)分泌干擾物(EDCs)在202[X]-202[X+2]年期間,濃度從0.30μg/L上升到0.38μg/L。這可能是由于隨著東山灣周邊地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,塑料制品、洗滌劑等含EDCs產(chǎn)品的使用量不斷增加,導(dǎo)致EDCs的排放也隨之增加。此外,一些工業(yè)企業(yè)的廢水排放中可能含有較高濃度的EDCs,這些廢水未經(jīng)有效處理直接排入海灣,也會導(dǎo)致海灣中EDCs的濃度升高。然而,也有一些新興污染物的濃度呈現(xiàn)出下降的趨勢。某些抗生素的濃度在近年來有所下降,這可能得益于我國對環(huán)境保護的重視和對海水養(yǎng)殖中抗生素使用的嚴格監(jiān)管。隨著環(huán)保政策的不斷加強和人們環(huán)保意識的提高,海水養(yǎng)殖中抗生素的使用量逐漸減少,從而導(dǎo)致海灣中抗生素的濃度下降。影響東山灣新興污染物時間變化的因素是多方面的,除了上述的水溫、生物活動、陸源污染等因素外,還包括海水交換、大氣沉降等因素。海水交換是影響新興污染物時間變化的重要因素之一,東山灣與外海之間存在著水體交換,通過海水交換,海灣中的污染物可以被稀釋和擴散,從而影響污染物的濃度。在夏季,由于西南季風(fēng)的影響,東山灣的海水交換能力增強,有利于污染物的擴散和稀釋,使得新興污染物的濃度相對較低;而在冬季,東北季風(fēng)使得海水交換能力減弱,污染物容易在局部區(qū)域積累,導(dǎo)致新興污染物的濃度相對較高。大氣沉降也是海洋中新興污染物的重要來源之一,一些持久性有機污染物(POPs)、重金屬等可以通過大氣傳輸和沉降進入海洋。研究表明,在某些地區(qū),大氣沉降對海洋中多環(huán)芳烴的貢獻可達30%-50%。在東山灣,大氣沉降可能會對海灣中新興污染物的濃度產(chǎn)生一定的影響,尤其是在一些工業(yè)發(fā)達的地區(qū),大氣沉降帶來的污染物可能會增加海灣中新興污染物的負荷。五、臺灣海峽西部海域與東山灣新興污染物分布特征對比5.1污染物種類對比臺灣海峽西部海域和東山灣水環(huán)境中均檢測出了多種新興污染物,涵蓋了多個類別,但在具體
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