五大連池藥泉湖表層沉積物中多環芳烴的分布及來源解析

曾穎

（黑龍江省科學院火山與礦泉研究所，哈爾濱 1 50000）

多環芳烴 (polycyclic aromatic hydmcarbons，PAHs)是指由兩個或兩個以上苯環以稠環方式相連的化合物，在環境中廣泛存在而且具有致癌、致畸和致突變性的特性。目前研究環境中多環芳烴的存在、遷移轉化及健康效應已經成為環境科學領域的研究熱點之一［1-2］。

1 研究區概況

藥泉湖地處黑龍江省五大連池國家級自然保護區的核心部分，是新期火山噴發形成的火山堰塞湖，湖底有多處碳酸氣泉眼并有暗河流動，再加上二龍眼礦泉水的注入，形成了世界罕見的礦泉湖。它不僅是藥泉山景區至關重要的生態景點，還地處藥泉山礦泉水帶的中心位置，是其重要的補給水源，其水質狀況會對藥泉山礦泉水帶造成巨大的影響［3-4］。目前藥泉湖的富營養現象嚴重，水質多年為劣V類，嚴重影響其景觀功能及養殖功能，并可能對藥泉湖山礦泉水帶的水質造成不可逆轉的污染。目前對五大連池藥泉湖中多環芳烴的研究還沒見報道，因此開展藥泉湖表層沉積物中多環芳烴的分布、來源及生態風險評價研究，不僅能為五大連池藥泉山礦泉水帶有機污染的預警性研究提供數據支持，同時也為五大連池龐大天然礦泉水產業的健康運轉提供保障。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

根據藥泉湖的形態特征、主要出入水口及周邊排污狀況設置了5個采樣點，分別為S1為地震臺入水口，S2是林業局入水口，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進行定位，采樣點分布見圖1。

2014年3月在藥泉湖各采樣點湖面鑿冰洞，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

本實驗采取快速溶劑萃取（ASE）富集沉積物樣品，采用硅膠層析柱法對樣品進行凈化分離和凈化，用旋轉蒸發儀和氮吹儀進行兩次濃縮，采用Agilent7890N-6975型氣質聯用儀進行檢測，通過空白、精密度和回收率實驗來進行質量控制。

2.3 分布特征

由表2可知，在五大連池藥泉湖各采樣點的表層沉積物中均能檢出l6種多環芳烴優先污染物，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（地震臺入水口），S2（林業局入水口）檢測出多環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）的多環芳烴總含量比較高,均超過平均含量。結合圖1可知藥泉湖表層沉積物中多環芳烴的含量空間分布東南部遠大于西北部。分析藥泉湖的環境特征，東南部為五大連池藥泉湖的旅游開放區，是五大連池藥泉山風景區旅游及游船、娛樂設備最集中的地區，并且毗鄰石龍觀賞區和景區最大的休閑療養中心（工人療養院），因此對環境造成較大負擔。而藥泉湖西北部則尚未開發，被景區管理部門用柵欄封住，游客不得進入，人為影響因素較低。

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

2.4 組成特征

根據多環芳烴的豐度來判斷其來源是常用方法，4環及其以上的高分子量多環芳烴主要來源于燃料高溫燃燒與裂解，而低分子量(2環和3環)的多環芳烴則來源于石油類污染。經統計，藥泉湖表層沉積物5個采樣點中3環、4環、5環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環和6環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 來源解析

一般來說，低分子量/低環多環芳烴（2環和3環化合物）主要產生于石油類泄露的石油源，而高分子量/高環多環芳烴（4環、5環和6環化合物）則主要產生于煤炭、木材、石油的不完全燃燒。因此，利用低分子量多環芳烴化合物與高分子量多環芳烴化合物之間的比值(LMW／HMW)，可以初步辨析多環芳烴的來源。藥泉湖各采樣點表層沉積物中多環芳烴的(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芳烴主要來源于煤炭、木材、石油的不完全燃燒。

3 小結

藥泉湖表層沉積物中多環芳烴的空間分布具有顯著的差異性，東南部含量遠大于西北部，這與藥泉湖目前開放區域有直接關系，而且也顯示出人為污染對藥泉湖生態環境造成的壓力；通過對多環芳烴組分特征以及(LMW／HMW)比值的分析可以得出藥泉湖表層沉積物中多環芳烴主要來源于煤炭、木材、石油的不完全燃燒，次要來自石油源。必須加強對藥泉湖中機動旅游船只及周邊汽車等交通工具的監管，減少燃油泄漏及尾氣排放，尤其要加大力度促進景區由傳統燒煤供熱向清潔能源過渡。

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

［2］ 馮承蓮，夏星輝.長江武漢段水體中多環芳烴的分布及來源分析［J］.環境科學學報，2007，27（11）：1900-1904.

［3］ 閻玉嶺，王力英.五大連池藥泉山區域礦泉水成因淺析［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策［J］.環境科學與管理，2008,（08）：70.