合肥市典型入湖河流有机紫外吸收剂污染特征研究

3 结果与讨论(Results and discussion)

3.1 有机紫外吸收剂的污染特征

3.1.1 含量水平

图 2为合肥市南淝河、店埠河、板桥河、派河和塘西河水和沉积物中12种有机紫外吸收剂的含量水中12种有机紫外吸收剂的总含量为194~587  ng˙L-1，平均为374  ng˙L-1.OD-PABA、UV-327、UV-320和UV-326的检出率分别为66.7%、58.3%、45.8%和29.2%，含量分别为ND(低于检出限)~3.71  ng˙L-1、ND~4.64 ng˙L-1、ND~8.43 ng˙L-1和ND~2.14  ng˙L-1;其余8种有机紫外吸收剂的检出率均为100%，其中，二苯甲酮(BP)含量最高，为77.1~353  ng˙L-1.沉积物中12种有机紫外吸收剂总含量为9.39~178 ng˙g-1，平均为50.5  ng˙g-1，UV-320、OD-PABA和UV-326的检出率分别为55.6%、66.7%和74.1%，含量分别为ND~5.77 ng˙g-1、ND~3.08  ng˙g-1和ND~8.92 ng˙g-1，其余9种有机紫外吸收剂的检出率均在88%以上.

图 2

图 2合肥市入湖河流水(a)和沉积物(b)中12种有机紫外吸收剂含量

同时，比较了本研究与其他区域地表水和沉积物中有机紫外吸收剂的污染状况(表  2).由于不同研究测定紫外吸收剂的种类不同，选取了最常见的BP-3、EHMC、4-MBC和OC进行比较.与国外河流相比，本研究水中BP-3含量高于日本埼玉县、瑞士格拉特河等河流1个数量级，与斯洛文尼亚库帕河处于同一数量级;本研究河水中EHMC含量低于西班牙马德里河流和日本埼玉县河流，但高于瑞士格拉特河，与斯洛文尼亚库帕河处于同一数量级;合肥市入湖河流水中4-MBC含量与瑞士格拉特河和德国帕特河等处于同一数量级;OC含量与斯洛文尼亚库帕河、德国帕特河等处于同一数量级.与国内河流相比，本研究水中BP-3含量高于台湾河流和黄浦江1个数量级，但低于广州河流;本研究河水中EHMC含量低于广州河流，与台湾河流污染相似;4-MBC和OC含量均低于广州河流2个数量级.整体上，合肥市入湖河流中除BP-3含量整体相对较高外，其它3种化合物含量均处于相近水平.

与国外沉积物污染相比，本研究沉积物中BP-3的含量与西班牙埃布罗河流域相似，但高于哥伦比亚马格达莱纳河;EHMC含量与日本河流和西班牙埃布罗河流域相当;本研究沉积物中4-MBC含量与哥伦比亚马格达莱纳河也相似，但高于德国哈弗尔河和施普雷河1个数量级;OC含量与日本埼玉县多条河流相当.与国内沉积物相比，本研究沉积物中BP-3含量低于珠江广州城市河段，但高于松花江2个数量级;EHMC含量高于珠江广州城市河段1个数量级;OC含量与国内其它河流污染相似.本研究沉积物中4种有机紫外吸收剂污染水平整体上处于中等水平.

3.1.2 组成情况

水中OD-PABA、UV320、UV326和UV327占比较低，分别平均占12种有机紫外吸收剂总含量的0.28%、0.42%、0.09%和0.33%.BP所占比例最高，达到33.6%~69.6%，平均为50.7%;其次是BP-3，平均占有机紫外吸收剂总含量的14.1%.二苯酮类有机紫外吸收剂(BP和BP-3)共占紫外吸收剂总含量的64.8%，是本研究中河水中主要污染物，这与日本埼玉县2条背景点河流的研究结果相似(Kameda  et al., 2011).Cuderman等也发现BP-3是河中有机紫外吸收剂类的主要污染物(Cuderman et al., 2007; Rodil et  al., 2008; Fent et al.,  2010).这可能由于BP、BP-3的logKow小于5，具有亲水性，而UV320、UV326、UV329、UV327和OD-PABA的logKow大于5，具有疏水性.

沉积物中OD-PABA和UV-320占比最低，分别为0~16.8%和0~5.57%，平均分别为1.88%和1.18%.  UV-320会对生物体产生毒性(张文静, 2016)，对氨基苯甲酸(PABA)同样会对生物体有害，可能诱发光接触性过敏反应(Waters et al.,  2009)，并可能诱发系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病.此外，其分解产物亚硝胺降解产物具有潜在致癌风险(Packer et al.,  2003).因此，UV-320和对氨基苯甲酸及衍生物在个人护理品的配方中正被逐渐排除或降低用量，这可能是造成UV-320和OD-PABA含量较低的原因.  BP、OC和UV-329所占比重较高，分别平均占29.4%、19.1%和11.1%.可见，BP也是本研究沉积物中主要的有机紫外吸收剂类污染物.这与Jeon等研究韩国河流沉积物的结果相似(Jeon  et al., 2006).这3类有机紫外吸收剂在化妆品中的广泛使用(张可冬, 2014)，可能是造成BP、OC和UV-329所占比重较高的原因.

图 3

图 3合肥市入湖河流水(a)和沉积物(b)中有机紫外吸收剂的组成

3.2 有机紫外吸收剂空间分布与可能来源

3.2.1 分布特征

本研究中，位于板桥河的15#水样中12种有机紫外吸收剂总含量最高，达587  ng˙L-1，位于塘西河的1#水样中总含量其次.这可能是由于15#采样点位处于大房郢水库旁的双凤经济技术开发区和合肥庐阳工业园区中下游，汇入了大量工业废水.1#采样点位于合肥塘西河沙滩公园下游，戏水等娱乐活动可能带入了有机紫外吸收剂.研究发现，位于污水处理厂下游(如5#水样，490  ng˙L-1)水体中有机紫外吸收剂总含量普遍高于污水处理厂上游(如8#水样，452  ng˙L-1).流经人口密集区的河段中污染物总含量明显高于偏远地区.本研究的南淝河、板桥河、店埠河、塘西河和派河5条河流中，塘西河污染最严重(507  ng˙L-1)，板桥河次之(466 ng˙L-1)，店埠河最低(292  ng˙L-1)，这可能是由于塘西河和板桥河水样采集于流经人口密集区河段，受人为干扰强烈.南淝河、板桥河和店埠河3条河流水样中，EHS、BP-3、4-MBC和UV-329含量差异性显著(p  < 0.05)，其它8种紫外吸收剂含量差异性不显著(p > 0.05).

南淝河、板桥河、派河、店埠河和塘西河沉积物中12种紫外吸收剂含量存在差异，以南淝河最高(65.1 ng˙g-1)，板桥河次之(57.7  ng˙g-1)，塘西河最低(13.2  ng˙g-1).其中，位于南淝河的15#、9#和14#采样点沉积物中12种有机紫外吸收剂总含量最高，分别为178、166和111  ng˙g-1，高于其它采样点1个数量级.这可能由于15#采样点位于人口高度密集区，接收大量生活污水，该点OC含量在所有采样点中最大(72.3  ng˙g-1).OC作为肉桂酸类有机紫外吸收剂被广泛应用于化妆品中，其随着洗漱等清洁行为进入水环境.由于OC的logKow >  5，易被沉积物吸附.9#和14#采样点分别位于王小郢和蔡田铺污水处理厂下游，周围均分布着工业园区，可能受大量工业废水的影响.南淝河、板桥河、派河、店埠河4条河流沉积物中，4-MBC和EHMC含量差异性显著(p  < 0.05)，4-MBC含量以板桥河最高，南淝河次之;EHMC含量以南淝河最高，板桥河次之;其它10种紫外吸收剂含量差异性不显著(p >  0.05).与水污染相似，位于污水处理厂下游沉积物中有机紫外吸收剂污染一般高于上游，流经人口密集区的河段中污染物含量明显高于偏远地区.另外，位于工业区附近河段中的苯并三唑类含量普遍高于其他河段.