五大連池藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴的分布及來(lái)源解析

曾穎

（黑龍江省科學(xué)院火山與礦泉研究所，哈爾濱 1 50000）

多環(huán)芳烴 (polycyclic aromatic hydmcarbons，PAHs)是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)以稠環(huán)方式相連的化合物，在環(huán)境中廣泛存在而且具有致癌、致畸和致突變性的特性。目前研究環(huán)境中多環(huán)芳烴的存在、遷移轉(zhuǎn)化及健康效應(yīng)已經(jīng)成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一［1-2］。

1 研究區(qū)概況

藥泉湖地處黑龍江省五大連池國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的核心部分，是新期火山噴發(fā)形成的火山堰塞湖，湖底有多處碳酸氣泉眼并有暗河流動(dòng)，再加上二龍眼礦泉水的注入，形成了世界罕見(jiàn)的礦泉湖。它不僅是藥泉山景區(qū)至關(guān)重要的生態(tài)景點(diǎn)，還地處藥泉山礦泉水帶的中心位置，是其重要的補(bǔ)給水源，其水質(zhì)狀況會(huì)對(duì)藥泉山礦泉水帶造成巨大的影響［3-4］。目前藥泉湖的富營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)象嚴(yán)重，水質(zhì)多年為劣V類(lèi)，嚴(yán)重影響其景觀功能及養(yǎng)殖功能，并可能對(duì)藥泉湖山礦泉水帶的水質(zhì)造成不可逆轉(zhuǎn)的污染。目前對(duì)五大連池藥泉湖中多環(huán)芳烴的研究還沒(méi)見(jiàn)報(bào)道，因此開(kāi)展藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴的分布、來(lái)源及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，不僅能為五大連池藥泉山礦泉水帶有機(jī)污染的預(yù)警性研究提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也為五大連池龐大天然礦泉水產(chǎn)業(yè)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

根據(jù)藥泉湖的形態(tài)特征、主要出入水口及周邊排污狀況設(shè)置了5個(gè)采樣點(diǎn)，分別為S1為地震臺(tái)入水口，S2是林業(yè)局入水口，S3是石龍入水口，S4是瀑布出水口，S5是水廠涵洞入水口，使用GPS進(jìn)行定位，采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

2014年3月在藥泉湖各采樣點(diǎn)湖面鑿冰洞，并采用抓斗式采樣器采集表層沉積物1～2kg，冷凍干燥后，磨碎，過(guò)篩，裝入棕色廣口瓶，以備分析。

圖1 藥泉湖表層沉積物采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Map of sampling sites of Drug Spring Lake

2.2 樣品前處理及樣品分析

本實(shí)驗(yàn)采取快速溶劑萃取（ASE）富集沉積物樣品，采用硅膠層析柱法對(duì)樣品進(jìn)行凈化分離和凈化，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀和氮吹儀進(jìn)行兩次濃縮，采用Agilent7890N-6975型氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)空白、精密度和回收率實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制。

2.3 分布特征

由表2可知，在五大連池藥泉湖各采樣點(diǎn)的表層沉積物中均能檢出l6種多環(huán)芳烴優(yōu)先污染物，總含量在239.91～710.66ng/g,平均值為507.65ng/g，其中菲、熒蒽、苯并［b］熒蒽的含量遠(yuǎn)高于其他化合物，變化范圍依次 為 32.07～119.80ng/g、30.21～91.65ng/g、25.47～121.34ng/g；苊及二苯并［a,h］蒽的含量相對(duì)較低，變化范圍為 1.55～4.21ng/g、0.37～7.53ng/g。空間分布具有顯著差異，其中S1（地震臺(tái)入水口），S2（林業(yè)局入水口）檢測(cè)出多環(huán)芳烴的總含量比較少，均低于平均含量,S3（石龍入水口）、S4（瀑布出水口）、S5（水廠涵洞入水口）的多環(huán)芳烴總含量比較高,均超過(guò)平均含量。結(jié)合圖1可知藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴的含量空間分布東南部遠(yuǎn)大于西北部。分析藥泉湖的環(huán)境特征，東南部為五大連池藥泉湖的旅游開(kāi)放區(qū)，是五大連池藥泉山風(fēng)景區(qū)旅游及游船、娛樂(lè)設(shè)備最集中的地區(qū)，并且毗鄰石龍觀賞區(qū)和景區(qū)最大的休閑療養(yǎng)中心（工人療養(yǎng)院），因此對(duì)環(huán)境造成較大負(fù)擔(dān)。而藥泉湖西北部則尚未開(kāi)發(fā)，被景區(qū)管理部門(mén)用柵欄封住，游客不得進(jìn)入，人為影響因素較低。

表1 藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴的含量ng/gTab.1 PAHs concentration in surface sediments of Drug Spring Lake

2.4 組成特征

根據(jù)多環(huán)芳烴的豐度來(lái)判斷其來(lái)源是常用方法，4環(huán)及其以上的高分子量多環(huán)芳烴主要來(lái)源于燃料高溫燃燒與裂解，而低分子量(2環(huán)和3環(huán))的多環(huán)芳烴則來(lái)源于石油類(lèi)污染。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，藥泉湖表層沉積物5個(gè)采樣點(diǎn)中3環(huán)、4環(huán)、5環(huán)化合物所占的比例都較高，比例范圍分別為25.92%～43.08%、28.56%～34.94%、15.74%～30.68%，2環(huán)和6環(huán)化合物所占比例較低，比例范圍分別為5.05%～6.47%和4.46%～10.22%。

2.5 來(lái)源解析

一般來(lái)說(shuō)，低分子量/低環(huán)多環(huán)芳烴（2環(huán)和3環(huán)化合物）主要產(chǎn)生于石油類(lèi)泄露的石油源，而高分子量/高環(huán)多環(huán)芳烴（4環(huán)、5環(huán)和6環(huán)化合物）則主要產(chǎn)生于煤炭、木材、石油的不完全燃燒。因此，利用低分子量多環(huán)芳烴化合物與高分子量多環(huán)芳烴化合物之間的比值(LMW／HMW)，可以初步辨析多環(huán)芳烴的來(lái)源。藥泉湖各采樣點(diǎn)表層沉積物中多環(huán)芳烴的(LMW／HMW)比值都小于1，因此初步判定藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴主要來(lái)源于煤炭、木材、石油的不完全燃燒。

3 小結(jié)

藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴的空間分布具有顯著的差異性，東南部含量遠(yuǎn)大于西北部，這與藥泉湖目前開(kāi)放區(qū)域有直接關(guān)系，而且也顯示出人為污染對(duì)藥泉湖生態(tài)環(huán)境造成的壓力；通過(guò)對(duì)多環(huán)芳烴組分特征以及(LMW／HMW)比值的分析可以得出藥泉湖表層沉積物中多環(huán)芳烴主要來(lái)源于煤炭、木材、石油的不完全燃燒，次要來(lái)自石油源。必須加強(qiáng)對(duì)藥泉湖中機(jī)動(dòng)旅游船只及周邊汽車(chē)等交通工具的監(jiān)管，減少燃油泄漏及尾氣排放，尤其要加大力度促進(jìn)景區(qū)由傳統(tǒng)燒煤供熱向清潔能源過(guò)渡。

［1］ Douben PET. 多環(huán)芳烴：an ecotoxicological perspective［M］. NewYork：Wiley，2003：377.

［2］ 馮承蓮，夏星輝.長(zhǎng)江武漢段水體中多環(huán)芳烴的分布及來(lái)源分析［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（11）：1900-1904.

［3］ 閻玉嶺，王力英.五大連池藥泉山區(qū)域礦泉水成因淺析［J］.黑河科技，2001，（02）：38.

［4］ 張力，宗巖，董云慶.黑龍江省地下水污染防治對(duì)策［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2008,（08）：70.