合肥市典型入湖河流有机紫外吸收剂污染特征研究-第3页-北极星水处理网

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3.2.2 可能来源

为进一步了解该区域河流中有机紫外吸收剂的来源，分别对水和沉积物的污染进行了主成分分析.水和沉积物中，Bartlett的球形度检验均达显著性水平(p < 0.001).

水中，前2个主成分的贡献率分别为32.8%和20.1%(图 4a).第一主成分中，EHS、OC和4-MBC的载荷较高.相关性分析表明，这三者的相关性均达显著性水平(p < 0.05)，其中，EHS与4-MBC的相关性显著(r=0.76，p < 0.001)，这表明，EHS、OC和4-MBC可能具有相似的来源.这3种化合物均被广泛应用于具有防晒功能的化妆品(杨艳伟等, 2015)，由于现有的污水处理技术和设施难以有效去除该类污染物，如我国一些污水处理厂4-MBC和OC的去除率仅为28%~43%(Li et al., 2007).黄斌等(2015)报道了即使采用二级生化处理及深度处理工艺处理，4-MBC和OC的总去除率也只能达58.8%~94.0%.因此，第一主成分可能反映了化妆品中添加的有机紫外吸收剂经生活污水排放对污染的贡献.第二主成分中，OD-PABA、BP和UV-326的载荷较高.相关性分析也表明，OD-PABA与BP相关性显著(r=0.61，p < 0.001).这3类化合物除了被用于个人护理用品中外，还被广泛用于工业制品中作为有机紫外线稳定剂.二苯酮类紫外线吸收剂可与纤维形成较强的氢键作用力，是棉、麻纤维良好的抗紫外线吸收剂(沈云, 2013);同时，一些品种的二苯酮类紫外线吸收剂已工业化，并作为光稳定剂用于塑料加工工业(宁培森等, 2008).苯并三唑类紫外线吸收剂与聚合物的相容性较好，稳定性也较佳，因此，被广泛用于各种合成材料及其制品中.它在塑料中，尤其是汽车涂层中是最常用的和最有效的紫外线稳定剂(李宇等, 2007)，研究区域内分布了大量塑料制品企业和纺织企业.因此，第二主成分可能反映了来源于工业制品中添加的紫外线吸收剂的排放.

图 4

图 4合肥市入湖河流水(a)和沉积物(b)中有机紫外线吸收剂的主成分分析二维载荷图

沉积物中，第一和第二主成分的贡献率分别为51.1%和20.5%(图 4b).EHMC、UV-320、UV-326、UV-329、OC和UV-327在第一主成分(PC1)上载荷较高，且它们之间的相关性显著(p < 0.05)，表明它们可能具有相似的来源.UV320、UV326、UV329和UV327同属于苯并三唑类，EHMC和OC属于肉桂酸酯类有机紫外吸收剂.尽管这两类有机紫外吸收剂常用于化妆品中，但同时也被广泛地作为光稳定剂用于工业品中，尤其是苯并三唑类.其化学结构都是共同拥有一个苯并三唑杂环结构，其氮原子上再连接一个芳香环结构，能有效吸收波长为270~380 nm的紫外线，被广泛应用于各种塑料制品中以防止由光引起的降解和变黄.由于苯并三唑类与聚合物的相容性和稳定性都较好，因此，其亦被用于各种合成材料制品的合成中，尤其在汽车涂层中(张文静, 2016).2009年，我国主要光稳定剂的产量达到1.05×104 t(李杰等, 2010)，其中，以苯并三唑类和二苯酮类紫外线吸收剂为主，在聚合物材料稳定剂中占有重要的地位(金佳滨, 2016).位于南淝河的9#采样点周边建有多个塑料制造加工及建筑材料企业，苯并三唑类总含量高达71.0 ng˙g-1. EHMC和OC同时也被广泛用作部分涂料和聚合物材料中(Kameda et al., 2011).因此，第一主成分可能主要反映了工业品中使用的紫外线吸收剂的排放.第二主成分中，4-MBC、OD-PABA和EHS的载荷最高.相关性分析表明，这三者的相关性显著(相关系数为0.62~0.79，p < 0.001)，表明三者可能具有相似的来源.我国《化妆品安全技术规范》(2015版)规定了4-MBC、OD-PABA和EHS可用于防晒功能的化妆品中，其中，最大允许使用量为分别可达4%、8%和5%.因此，第二主成分可能反映的是化妆品中使用的紫外线吸收剂的排放.具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

3.3 生态风险评价

利用已知的水生生物的急性毒性数据(LC50或EC50)和本研究河流的有机紫外吸收剂浓度，评价以下11种有机紫外吸收剂的生态风险，结果见表 3.水样中BP-3对藻类存在中等风险, 54.2%和75%的水样中HMS和OC分别对藻类存在中等风险，50%的水样中EHMC对藻类存在低到中等风险，95.8%的水样中HMS对鱼类存在低到中等风险.此外，EHS对鱼类、藻类和大型溞均存在较低风险, 87.5%的水样中BP对黑头呆鱼存在较低风险;其余5种基本不存在风险.

表 3也给出了沉积物中有机紫外吸收剂的风险商分布频度.59.3%的沉积物中BP-3对藻类存在较低风险.此外，29.6%的沉积物中BP对黑头呆鱼存在较低风险.对于沉积物中logKow > 5的有机紫外吸收剂，OD-PABA、4-MBC、EHMC、EHS、HMS、OC、UV-326、UV-329和UV-327对水生生物均不存在风险.

3.4 风险评价的不确定性

有机紫外吸收剂的生态风险评价存在一定不确定性.由于河水具有瞬时性的特征，不同时段其污染可能存在差异，本研究中仅采集特定时间段的河水，其代表性可能存在一定的不确定性.此外，环境介质的污染具有明显的空间差异.本研究中虽然尽可能地考虑到不同采样点水和沉积物的代表性，但仍存在较大的随机性.本研究区域中，除有机紫外吸收剂外，还存在着内分泌干扰物、抗生素等其它多种污染物，这些污染物之间可能存在着拮抗或协同等多种作用，这会导致有机紫外吸收剂实际的LC50或EC50被低估或过估.此外，评价参数的选取主要来自相关文献和US EPA推荐ECOSAR软件的计算，可能导致LC50或EC50与实际存在一定的偏差，推导预测无影响浓度(PNEC)中评价因子(AF)的取值也存在一定的不确定性.本文的风险评价，假设了水和沉积物中有机紫外吸收剂全部是生物可利用态，这可能导致风险被过估.

4 结论(Conclusions)

1) 合肥市5条典型入湖河流普遍受到有机紫外吸收剂污染，12种化合物均有不同程度检出，其中8种化合物在所有的水和沉积物中均有检出.

2) 不同河流中，以塘西河水体污染最为严重，南淝河沉积物污染最严重.二苯酮类是水和沉积物中有机紫外吸收剂的主要组成.整体上，该区域水中BP-3污染高于其它区域，而EHMC、4-MBC和OC与国内外其它河流污染水平相当;沉积物中BP-3、EHMC、4-MBC和OC处于中等污染水平.

3) 污染来源分析表明，化妆品和工业品中的添加是合肥市入湖河流中紫外线吸收剂主要的来源.

4) 除水样中BP-3、EHMC、HMS和OC对藻类存在低到中等风险, HMS对鱼类存在低到中等风险，EHS对水生生物存在较低风险，沉积物中除BP-3对藻类、BP对黑头呆鱼存在较低风险外，其它有机紫外吸收剂污染对水生生物基本上不造成潜在的生态风险.但本研究的生态风险评价是初步的，该区域有机紫外吸收剂污染的真实生态影响需进一步深入研究.

原标题：合肥市典型入湖河流有机紫外吸收剂污染特征研究

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