膠州灣水域有機(jī)農(nóng)藥六六六的分布及環(huán)境本底值*

楊東方，白紅妍，張飲江，常彥祥，曲憲成

(1.上海海洋大學(xué)生命學(xué)院 上海 201306;2.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心 青島 266033;3.溫州醫(yī)科大學(xué)信息與工程學(xué)院 溫州 325035)

持久性有機(jī)污染物六六六 (HCH)是親脂憎水性化合物，具有低水溶性、高脂溶性特征，在環(huán)境中不易降解，且具有潛在的高毒性、致癌性及致畸致誘變作用等特點(diǎn)。HCH在水體中通過食物鏈逐級濃縮，營養(yǎng)級越高積累的倍數(shù)也愈大，能夠在脂肪組織中發(fā)生生物蓄積［1－4］。而且引起代謝緩慢，且可在食物鏈中蓄積并逐級放大，影響人類的身體健康和生活環(huán)境。我國于1983年禁止使用HCH，由于HCH經(jīng)過了陸地遷移過程、水域遷移過程和沉降過程［5－19］，那么禁用以后，水體中的HCH的分布和含量是否依然存在，HCH環(huán)境本底值結(jié)構(gòu)是如何，這需要進(jìn)行認(rèn)真的研究和探討。

本文根據(jù)1988年膠州灣的調(diào)查資料，分析HCH在膠州灣海域的來源、分布以及遷移狀況，研究膠州灣水體HCH的環(huán)境本底值結(jié)構(gòu)，計(jì)算得到膠州灣水域HCH的基礎(chǔ)本底值、陸地徑流的輸入量和環(huán)境本底值，揭示了HCH從陸地到海底的過程要經(jīng)過漫長的時間，雖然HCH含量已經(jīng)變化得越來越低，可是HCH含量卻一直存在著，這為防止HCH對人類身體和生活環(huán)境造成威脅和危害的研究提供了理論依據(jù)。

1 調(diào)查水域、材料與方法

1.1 膠州灣自然環(huán)境

膠州灣地理位置為 120°04'E－120°23'E，35°58'N－36°18'N之間，在山東半島南部，面積約為446 km2，平均水深約7 m，是一個典型的半封閉型海灣。在膠州灣西北和西部的入海河流有大沽河和洋河。沿青島市區(qū)的近岸，有海泊河、李村河、婁山河等河流。在膠州灣位于西部、北部地區(qū)有即墨盆地和膠萊平原，這是膠州灣地區(qū)的主要農(nóng)業(yè)區(qū)。

1.2 材料與方法

本研究所使用的1988年4月、7月和10月膠州灣水體HCH的調(diào)查資料由國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心提供。在4月和7月，在膠州灣水域設(shè)13個站位取水樣，分別為31、32、33、34、35、36、84、85、86、87、88、89 和 90站;在10月，在膠州灣水域設(shè)6個站位取水樣，分別為84、85、86、87、88和89站 (圖 1)。分別于1988年4月、7月和10月進(jìn)行3次取樣，根據(jù)水深取水樣 (水深大于10 m時取表層和底層，水深小于10 m時只取表層)，現(xiàn)場過濾，裝入聚乙烯瓶中保存，放入冰桶帶回實(shí)驗(yàn)室冷凍保存。用氣相色譜分析測定，這個方法與古堂秀等［4］所研究的方法是一致的。

圖1 膠州灣調(diào)查站位

表1 4月、7月和10月的膠州灣表層水質(zhì)

2 結(jié)果

2.1 含量大小

在膠州灣整個水域，HCH含量在4月、7月和10月都非常低，其含量范圍為:0.018 8～0.209 5μg/L。這表明在4月、7月和10月，在整個膠州灣表層水域，水質(zhì)在HCH含量方面符合國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (1.00μg/L) (表1)。由于HCH含量在膠州灣整個水域都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.100 0μg/L，說明在HCH含量方面，在膠州灣整個水域，水質(zhì)更加清潔。

2.2 水平分布

在4月，在膠州灣水域，水體中表層HCH的水平分布狀況是表層HCH含量的等值線 (圖2)，展示了在樓山河、李村河和海泊河之間的近岸水域，有一個相對高值區(qū)域，其HCH含量大于0.170 9μg/L。而且在樓山河的河口以及東北部近岸水域，形成了一系列不同梯度的平行線，其含量大小由東北部的近岸向南部的灣口方向遞減，從0.209 5μg/L降低到0.022 4μg/L(圖2)。并且在海泊河的河口近岸水域，還有一個小的擾動，展示了海泊河有一定HCH含量0.174 0μg/L的輸送。

圖2 4月表層HCH質(zhì)量濃度的分布 (μg/L)

在7月，在膠州灣水域，水體中表層HCH含量的等值線，展示了以海泊河入?？谔帪橹行模纬闪艘幌盗胁煌荻鹊陌雮€同心圓，HCH含量從中心相對較高含量0.068 0μg/L沿梯度降低到0.029 6μg/L(圖3)。

在10月，在膠州灣水域，水體中表層HCH的水平分布狀況是表層HCH含量的等值線 (圖4)，展示了以海泊河入?？谔帪橹行?，形成了一系列不同梯度的半個同心圓，HCH含量從中心相對較高含量0.114 4μg/L沿梯度降低到0.018 8 μg/L。

在4月、7月和10月，在膠州灣水域，HCH的含量是非常低的，而形成相對較高的中心主要是受到河流和地表徑流的微量輸送，也是對膠州灣水域的輕微擾動。

在膠州灣的灣口水域，分為灣口內(nèi)、灣口和灣口外。在4月和7月，底層HCH的含量大小形成了一系列不同的梯度，由灣口內(nèi)向?yàn)晨诜较蜻f減，在4月，從0.048 8μg/L降低到0.020 9μg/L(圖5);在7月，從0.038 0μg/L降低到0.033 1μg/L(圖6)。

在4月和7月，在膠州灣的灣口水體中，底層HCH的含量范圍為:0.020 9～0.048 8μg/L。

圖3 7月表層HCH質(zhì)量濃度的分布 (μg/L)

圖4 10月表層HCH質(zhì)量濃度的分布 (μg/L)

2.3 垂直分布

在膠州灣灣口水域，在站位33、34、35、84、85和90進(jìn)行了HCH的表、底層的調(diào)查。

在4月，除了站位90外，HCH表層含量都低于其對應(yīng)的底層，HCH的表、底層含量值絕對相差－0.010 8～0.001 5μg/L，其相差范圍為0～0.012 3μg/L，只有站位90的絕對相差值為正，其余站位的絕對相差值都為負(fù)。在7月，除了站位85外，HCH表層含量都低于其對應(yīng)的底層，HCH的表、底層含量值絕對相差 －0.001 4～0.000 9μg/L，其相差范圍為0～0.002 3μg/L，只有站位85的絕對相差值為正，其余站位的絕對相差值都為負(fù)。

在4月和7月，在膠州灣的灣口水體中，表層HCH的水平分布由灣口內(nèi)向?yàn)晨诤蜑晨谕夥较蜻f減，而底層HCH的水平分布也是由灣口內(nèi)向?yàn)晨诤蜑晨谕夥较蜻f減，HCH的表、底層水平分布和變化趨勢一致。

因此，在4月和7月，從灣口內(nèi)、灣口到灣口外，HCH表層含量幾乎都是低于其對應(yīng)的底層。而且HCH的表、底層含量都很接近，7月的HCH的表、底層含量要比4月的更接近。同時，HCH的表、底層水平分布和變化趨勢一致。

圖5 4月底層HCH質(zhì)量濃度的分布 (μg/L)

圖6 7月底層HCH質(zhì)量濃度的分布 (μg/L)

2.4 季節(jié)分布

膠州灣水域的水體中，在4月，水體中HCH的表層含量0.022 4～0.209 5μg/L;在7月，水體中HCH的表層含量0.029 6～0.068 0μg/L;在10月，水體中HCH的表層含量0.018 8～0.114 4μg/L。在一年的變化中，HCH表層含量在4月有最高值，而在10月有最低值。因此，在4月、7月和10月，水體中HCH的表層含量范圍都非常接近，水體中HCH的季節(jié)分布已經(jīng)沒有了。

3 討論

3.1 水質(zhì)

在整個膠州灣水域，HCH含量在4月、7月和10月都非常低0.018 8～0.209 5μg/L。不僅膠州灣整體水域HCH含量都符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (1.00μg/L)，而且，HCH含量在整個膠州灣水域都小于 0.300μg/L。這與 1985年［10］、1986 年［11］、1987 年［12］在 HCH 含量方面的海水水質(zhì)一樣，完全優(yōu)于國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在整個膠州灣水域，水質(zhì)在HCH含量方面都非常清潔。隨著HCH的含量非常低，小于0.300μg/L，在海洋具有均勻性［10］的作用下，水體中HCH的表層含量已經(jīng)沒有季節(jié)變化了，這與 1985 年［10］、1986 年［11］、1987 年［12］的研究結(jié)果一樣。這樣，在4月、7月和10月，水體中HCH的表層含量范圍都非常接近，HCH的季節(jié)分布在水體中已經(jīng)沒有了。

3.2 來源

在4月，在膠州灣水域，表層HCH含量的等值線 (圖4)在樓山河的河口以及東北部近岸水域，形成了一系列不同梯度的平行線，其含量大小由東北部的近岸向南部的灣口方向遞減，這與1983年～1987年的水體中表層HCH含量的變化相一致［8－12］。同時，在海泊河的河口近岸水域，有HCH含量輸送的擾動。因此，河流和地表徑流將HCH輸入到近岸水域，其含量非常低。

在7月和10月，在膠州灣水域，水體中表層HCH含量的等值線，展示了以海泊河入海口處為中心，形成了一系列不同梯度的半個同心圓，其含量大小由海泊河入海口的近岸向南部的灣口方向遞減。可見，由于水體中表層HCH含量非常小，有河流的輸入在水體中稍微有擾動，就有水平分布的明顯變化。因此，HCH通過河流輸入近岸水域的，其含量非常低。

3.3 陸地遷移

在膠州灣東北部沿岸水域，表層HCH的含量由東北部近岸向南部灣口方向遞減，等值線形成了一系列不同梯度的平行線?；蛘咴跂|部的近岸，形成了一系列不同梯度的半圓等值線，其含量大小由東部的近岸向外部方向遞減。前者表示河流與地表徑流直接輸入近岸水域，后者表示河流輸入。因此，HCH來源是面來源，而且來源于陸地。

我國于1983年開始禁用HCH，膠州灣水域HCH的含量僅僅是來自土壤中殘留的HCH，陸地HCH殘留量在大幅減少［9］。1988年輸入膠州灣海域水體中的HCH含量很低，這個結(jié)果與1983年 ～1987年的變化［8－12］是一致的。從1979年到1984年，通過膠州灣沿岸水域HCH含量變化，證明了HCH的陸地遷移過程［5－9］:向近岸水域輸入HCH的含量是隨著地表徑流的大小而變化，也就是隨著雨量的大小而變化。而且，在膠州灣水域，HCH的含量有季節(jié)變化?？墒牵?988年，HCH表層含量在4月的最高值0.209 5μg/L是一年中的最高值，在7月的最高值0.068 0μg/L甚至比11月的最高值0.114 4 μg/L都低。4月是雨季還沒有開始的月份，而7月是雨季正是旺盛的月份，11月是雨季結(jié)束的月份，HCH表層含量的變化表明，沒有雨季時，HCH表層含量是一年中的最高，而雨季旺盛時，HCH表層含量卻不是一年中的最高，甚至低于雨季的結(jié)束時。因此，從1985年到1987年，在整個膠州灣水域，HCH含量一年中都低于0.300μg/L，得到結(jié)果:水體中HCH含量的季節(jié)變化已經(jīng)沒有了。這表明隨著陸地HCH殘留量的衰減很快，膠州灣海域水體中的HCH含量也逐年降低。在膠州灣周圍，雨量、地表徑流和河流的大小變化對膠州灣水域HCH含量變化沒有重要影響。

3.4 水域遷移

在膠州灣灣口水域，在4月、7月和10月，HCH的表、底層含量都相近。這個結(jié)果與1979～1987年 (缺少1980年)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果［5－12］是一樣的;在4月、7月和10月，膠州灣的灣口水域，表層含量與其對應(yīng)的底層含量變化一致，而且水體中表、底層HCH的水平分布一致 (圖2－6)。這個結(jié)果與1979～1985年(缺少1980年)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果是一樣的［5－10］。而與1986年和1987年的數(shù)據(jù)分析結(jié)果不是一樣的［11－12］。于是，產(chǎn)生這個差別的原因，作者認(rèn)為:在作者提出的 HCH 水域遷移過程［6，7］中，當(dāng)整個海灣的HCH含量最大值大于0.100μg/L時，表、底層HCH的含量變化一致和表、底層的水平分布一致［11－12］。當(dāng)整個海灣的HCH含量最大值小于0.100μg/L時，表、底層HCH的含量變化不一致和表、底層的水平分布也不一致［11－12］。同時，不論海灣的HCH含量最大值是如何的小，HCH的表、底層含量相近的結(jié)果是不會變化的。

3.5 環(huán)境本底值的結(jié)構(gòu)

根據(jù)楊東方提出的重金屬在水域的環(huán)境本底值結(jié)構(gòu)［20，21］，建立了重金屬環(huán)境本底值的結(jié)構(gòu)模型:

其中，B:基礎(chǔ)本底值 (the basic background value)表示此水域本身所具有的重金屬含量，L:陸地徑流的輸入量 (the input amount in runoff)表示通過陸地徑流輸入此水域的重金屬含量，M:海洋水流的輸入量 (the input amount inmarine current)表示通過海洋水流輸入此水域的重金屬含量，H:重金屬在此水域的環(huán)境本底值 (the environmental background value)。

將此模型應(yīng)用到六六六 (HCH)環(huán)境本底值的結(jié)構(gòu)上，于是有，B:基礎(chǔ)本底值表示此水域本身所具有的HCH含量，L:陸地徑流的輸入量表示通過陸地徑流輸入此水域的HCH含量，M:海洋水流的輸入量表示通過海洋水流輸入此水域的HCH含量，H:HCH在此水域的環(huán)境本底值。

由于HCH是人工合成的，在自然界是不存在的，這樣，膠州灣水域HCH的含量僅僅是來自土壤中殘留的HCH。在膠州灣水域，只有河流和地表徑流將HCH輸入到近岸水域，其含量非常低。因此，海洋水流向膠州灣水域的HCH輸入量為0.000μg/L。當(dāng)沒有河流和地表徑流時，在膠州灣水域，HCH的含量達(dá)到最低值0.018 8μg/L，于是，HCH含量的基礎(chǔ)本底值為0.018 8μg/L。當(dāng)有河流和地表徑流時，在膠州灣水域，HCH的含量達(dá)到最高值0.209 5μg/L。于是，陸地徑流的HCH輸入量為0.209 5－0.018 8=0.190 7(μg/L)。

通過環(huán)境本底值的結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算得到HCH在膠州灣水域的環(huán)境本底值。膠州灣水域HCH的基礎(chǔ)本底值為0.018 8μg/L，膠州灣水域HCH的陸地徑流輸入量為0.00～0.190 7μg/L，海流輸入的 HCH含量為0.000μg/L，于是，膠州灣水域HCH的環(huán)境本底值為0.018 8～0.209 5μg/L。

通過膠州灣水體HCH的環(huán)境本底值結(jié)構(gòu)，明確了膠州灣水域HCH的基礎(chǔ)本底值、陸地徑流的輸入量和環(huán)境本底值。雖然在1983年我國開始禁用了HCH，可是一直到了1988年，膠州灣水域HCH的基礎(chǔ)本底值表明在膠州灣水體中，HCH是一直存在的。而且，膠州灣水域HCH的陸地徑流輸入量也是存在的，當(dāng)然含量已經(jīng)非常的低。HCH經(jīng)過了陸地遷移過程、水域遷移過程和沉降過程［5－19］，沉降到海底，使得陸地和水體的HCH含量很低［12］。HCH的環(huán)境本底值結(jié)構(gòu)揭示了HCH從陸地到海底的過程要經(jīng)過漫長的時間，雖然HCH含量已經(jīng)變化得越來越低，可是HCH含量卻一直存在著。由于浮游植物、浮游動物和魚類等沿著食物鏈將水體的HCH在不斷地富集，那么HCH沿著食物鏈一直在遷移，時刻對人類身體和生活環(huán)境造成威脅和危害。

4 結(jié)論

根據(jù)1988年4月、7月和10月的膠州灣水域調(diào)查資料，分析有機(jī)農(nóng)藥HCH在膠州灣水域的分布、來源和季節(jié)變化。研究結(jié)果表明:

(1)在4月、7月和10月，HCH含量在這一年中都小于0.300μg/L，在整個膠州灣水域都非常低。在膠州灣水域HCH含量都優(yōu)于國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)在HCH含量方面更加清潔。水體中HCH已經(jīng)沒有季節(jié)的變化了，膠州灣水域HCH含量變化幾乎沒有受到膠州灣周圍，雨量、地表徑流和河流的大小變化的影響。

(2)在4月、7月和10月，HCH的水平分布表明:膠州灣水體中的HCH既有地表徑流直接輸入又有河流輸入，HCH來源是面來源，而且來源于陸地。在4月和7月，HCH的垂直分布表明:HCH的表、底層含量相接近。而且HCH表層含量幾乎都是低于其對應(yīng)的底層，同時，水體中表層與底層HCH的水平分布趨勢一致。

(3)在HCH水域遷移過程中，當(dāng)整個海灣的HCH含量最大值大于0.100μg/L時，表、底層HCH的含量變化一致，表、底層的水平分布一致。當(dāng)整個海灣的HCH含量最大值小于0.100μg/L時，表、底層HCH的含量變化不一致，表、底層的水平分布也不一致。同時，不論海灣的HCH含量最大值是如何的小，HCH的表、底層含量相近的結(jié)果是不會變化的。

(4)通過環(huán)境本底值的結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算得到膠州灣水域HCH的基礎(chǔ)本底值為0.018 8μg/L，膠州灣水域HCH的陸地徑流輸入量為0.00～0.190 7μg/L，海流輸入的HCH含量為0.000μg/L，于是，膠州灣水域HCH的環(huán)境本底值為0.018 8～0.209 5μg/L。揭示了HCH從陸地到海底的過程要經(jīng)過漫長的時間，雖然HCH含量已經(jīng)變化得越來越低，可是HCH含量卻一直存在著。

HCH從陸地到海底一直存在于水體中，可以隨時沿著食物鏈在遷移和富集，時刻對人類身體和生活環(huán)境造成威脅和危害。人類合成的自然界無法降解的物質(zhì)六六六 (HCH)，不僅危害了自然界其他生命，包括植物和動物，最后也危害了人類自己。隨著陸地遷移過程、水域遷移過程和沉降過程，不斷地把六六六 (HCH)這種物質(zhì)從陸地遷移到大海，最終，將這種物質(zhì)深埋于海底。

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