大辽河沉积物中微塑料的污染特征

以大辽河为研究对象,选取8个典型区域的沉积物,采用密度浮选法,结合体视显微镜及μ-FTIR,进行大辽河沉积物中微塑料的组成及分布特征研究.结果表明,大辽河沉积物微塑料平均丰度为（66.67±79.93）个/kg;其中位于鞍山海城市的DL5丰度最高,为（193.33±172.43）个/kg,辽阳县柳壕镇的DL6丰度最低,为（20.00±34.64）个/kg;微塑料颜色以白色、黑色、黄色为主（83.75%）,形状以纤维、薄膜、碎片为主（91.25%）,粒径以（1000~2000）μm为主（33.75%）.通过红外光谱分析可得出,大辽河沉积物中薄膜类微塑料的主要成分是聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）,碎片类的主要成分是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）,泡沫类和颗粒类的主要成分是聚苯乙烯（PS）,纤维类的主要成分是人造丝（RY）及聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）.总体上,该研究区域沉积物中微塑料的丰度处于中等偏低水平.本研究可为我国淡水河流沉积物中微塑料的污染分布研究提供基础科学数据.     

大辽河水系主要污染物特征分析

对大辽河流域主要污染物CODMn(或CODCr)和氨氮多年时空变化特征进行分析,认为二者浓度在空间上都有从上游到下游显著升高的趋势,年内变化呈现明显的点源特征。     

夏季大辽河河口区水体反硝化及其影响因素

于2013年夏季对大辽河及其河口区水体反硝化过程的环境效应,包括反硝化氮损失比例、N2O产生比例等进行了研究讨论.结果表明,夏季大辽河干流及其河口区氮、磷的主要赋存形态为溶解态.干流营养盐浓度显著高于河口区(P0.05).河口区营养盐浓度降低受海水稀释和其它生物地球化学过程的共同影响.整体上研究区域内水体溶存N2净增量(ΔN2)介于-11.01~71.37μmol·L-1,且负值主要出现在大辽河干流水体;表明干流水体N2的消耗量高于反硝化作用的产生量.河口区N2O占反硝化总产物(N2O+N2)的比例为0.007%,而N2O释放通量占总通量(N2O+N2)的比例为0.04%.本研究ΔN2与DO不相关,而与水温和盐度显著正相关,与NO-3显著负相关;表明反硝化过程不完全受控于DO水平,且硝化-反硝化耦合作用为河口区的主要反硝化机制.基于河口区N2净增量与水体氮浓度比例估算得到,大辽河河口区约26%的TN、37%的DIN、43%的NO-3可通过反硝化过程得以去除.     

大辽河表层水体典型抗生素污染特征与生态风险评价

为评价大辽河表层水体抗生素的污染水平和生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱检测了大辽河表层水体中5类典型抗生素(喹诺酮类、四环素类、磺胺增效剂、大环内酯类、磺胺类)的污染水平和污染特征. 结果表明:大辽河表层水体中共检测出10种抗生素,其质量浓度范围为nd(低于检出限)~1.380 μg/L;其中NOR(诺氟沙星)的检出率和质量浓度平均值均最高,分别为92%、0.214 μg/L,其次为CIP(环丙沙星)(检出率为75%,质量浓度为0.023 μg/L). 与国内外其他水域相比,大辽河水体中抗生素的质量浓度总体处于较普通水平. 在检出的10种抗生素中,除TC(四环素)和CTC(金霉素)外,其余8种抗生素质量浓度最高值均出现在营口市区最主要的工业和生活污水排污口之一——纱厂潮沟采样点,并且该采样点NOR的质量浓度和检出率均最高,这反映了喹诺酮类抗生素在大辽河流域有很高的使用率. 大辽河抗生素总的分布趋势是上游污染水平较低,城市周围污染水平较高. 评价结果表明,大辽河水体中的抗生素对相应的敏感物种存在较高的生态毒性风险.      

大辽河主要污染源营养盐输入特征

为了解大辽河主要污染源包括上游浑河、太子河及其支流海城河和沿程排污口等对大辽河营养盐输入特征,通过国标测定方法,于2013年7月对13个采样点各形态N、P质量浓度的变化和百分含量进行研究.结果表明,大辽河上游来水中浑河DON、太子河NO-3-N、海城河NH+4-N、PO3-4-P、DOP质量浓度较高,与地表水环境质量标准(GB 3838-2002)相比,除太子河TP表现为Ⅳ类水质外,其余TN、TP均表现为劣Ⅴ类水质,浑河水体中N形态以DON为主,而太子河和海城河以NO-3-N为主,除海城河水体P形态以DOP为主外,其余均以TPP为主.主要排污口中TN均表现为劣Ⅴ类水质,TP则为Ⅳ至劣Ⅴ类不等,其中纱厂潮沟、港监潮沟这2个排污口NH+4-N、TN和TP质量浓度均最高,但主要排污口水体N形态均以DIN为主,水体P形态则表现不一.而大辽河TN、TP质量浓度较高,超过地表水环境质量标准的Ⅴ类限值,且NO-3-N和TPP分别是其主要形态.总体上,通过对大辽河上游来水、排污口与大辽河干流营养盐分析表明,大辽河营养盐受其沿岸主要排污口的影响较为显著,主要排污口污水排放对大辽河水质的影响不容忽视.     

大辽河水系表层沉积物中石油烃和多环芳烃的分布及来源

对大辽河水系的3条干流浑河、太子河和大辽河表层沉积物中石油烃(PHs)和多环芳烃(PAHs)分析表明,PHs总量分布范围为61.37～229.42 μg·g-1,PAHs总量分布范围为61.9～840.5 ng·g-1.石油烃含量远远高于已报道的世界其它河流和海洋沉积物中的含量,表明大辽河水系沉积物石油烃污染严重;而与世界其它河流和海洋地区相比,多环芳烃污染水平相对偏低.石油烃分布特征为太子河＞浑河＞大辽河;多环芳烃分布特征为大辽河＞太子河＞浑河.烃污染来源诊断表明,石油烃污染以陆源植物和人为污染输入为主,多环芳烃污染以石油燃烧热解为主,工业和生活污水是烃污染的主要来源.     

大辽河主要污染源重金属特征及污染评价

为了解大辽河水环境中重金属污染来源及其污染程度,对大辽河上游来水以及主要排污口的表层水体和表层沉积物主要重金属(Cr、Co、Cd、Mn、Zn、Ni、Cu、Pb、As)浓度进行了研究,并分别采用综合污染指数评价法和地累积指数评价法对表层水体和表层沉积物污染程度进行了评价。结果表明,大辽河上游来水中Cr、Cd、Zn、Cu、As、Pb元素浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准规定的限值;太子河中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb元素浓度较高,海城河Mn、As元素浓度较高;主要排污口水体中Cr、Cu、As、Cd、Pb元素浓度均低于GB 3838—2002的Ⅰ类标准规定的限值,其中纱厂潮沟、港监潮沟排污口水体重金属浓度较高。大辽河沉积物重金属浓度表现出自上游向下游递减的特征,西潮沟、港监潮沟排污口沉积物重金属浓度高于其他排污口。综合污染指数评价法表明,大辽河水质情况较好,太子河存在较高的潜在污染风险;而地累积指数评价法表明,大辽河主要汇入河流和主要污染源沉积物重金属污染程度大多为清洁,只有西潮沟排污口沉积物中As处于轻度污染,需要引起注意。     

大辽河感潮河段及近岸河口氮、磷的分布及潜在性富营养化

根据2013年8月和11月大辽河感潮河段及近岸河口区水质的实测数据,对水体中不同形态氮、磷含量的季节和空间分布特征进行了研究,并对水体潜在性富营养化程度进行了评价.结果表明,2013年丰水期和枯水期,从大辽河感潮河段至近岸河口区,硝酸盐是水体无机氮存在的主要形态,其约占总无机氮的55%;颗粒态磷(TPP-P)是水体磷营养盐的主要存在形式,其含量占水体磷营养盐的50%以上.空间上,从大辽河感潮河段至近岸河口区,水体的氮、磷形态的浓度表现为逐渐降低的趋势,相关性分析结果显示,水体大多数氮、磷形态与盐度呈显著的负相关关系,说明海水物理稀释相比其它环境因子对水体氮、磷形态空间分布起着主要作用;季节上,大辽河感潮河段及近岸河口区水体氮、磷含量表现为"枯水期丰水期",这主要与感潮河段季节性陆源输入情况不同有关.大辽河感潮河段及近岸河口区水体DIN-N浓度均大于0.30 mg·L~(-1),N/P大于60,均表现为磷限制潜在富营养化水平.     

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments from the Daliao River watershed, China

The Daliao River, as an important water system in Northeast China, was reported to be heavily polluted by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Aerobic biodegradations of four selected PAHs (naphthalene, phenanthrene, fluorene and anthracene) alone or in their mixture in river sediments from the Daliao River water systems were studied in microcosm systems. E ects of additional carbon source, inorganic nitrogen and phosphorus, temperature variation on PAHs degradation were also investigated. Results showed that the degradation of phenanthrene in water alone system was faster than that in water-sediment combined system. Degradation of phenanthrene in sediment was enhanced by adding yeast extract and ammonium, but retarded by adding sodium acetate and not significantly influenced by adding phosphate. Although PAHs could also be biodegraded in sediment under low temperature (5°C), much lower degradation rate was observed. Sediments from the three main streams of the Daliao River water system (the Hun River, the Taizi River and the Daliao River) demonstrated di erent degradation capacities and patterns to four PAHs. Average removal rates (15 or 19 d) of naphthalene, phenanthrene, fluorene and anthracene by sediment were in the range of 0.062–0.087, 0.005–0.066, 0.008– 0.016 and 0–0.059 mg/(L d), respectively. As a result, naphthalene was most easily degraded compound, anthracene was the hardest one. In multiple PAHs systems, the interactions between PAHs influenced each PAH biodegradation.     

大辽河流域土壤中微塑料的丰度与分布研究

微塑料在海洋生态系统中的分布特征已有不少研究,但人类活动强度较大的流域土壤中微塑料的污染研究仍存在较大空白。以大辽河流域为研究对象,采集附近8个土壤样品,采用密度浮选法,结合体视显微镜及显微红外光谱(μ-FTIR),进行了大辽河流域土壤中微塑料的组成及分布特征研究。结果表明,土壤中微塑料颜色以白、蓝和绿色为主(88.03%),形状以碎片、薄膜和泡沫为主(总占比为96.32%),土壤中粒径为500～1 000μm的微塑料最多(41.10%),其次依次为1 000～2 000μm(26.38%)、100～500μm(19.33%)和2 000～5 000μm(11.66%)。粒径为0～100μm的微塑料和>5 000μm的塑料碎片所占比例最小(均小于1.00%)。薄膜类和碎片类微塑料的主要成分分别是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),颗粒类和泡沫类的主要成分是聚苯乙烯(PS),纤维类微塑料的主要成分是聚酰胺(PA)。土壤中微塑料平均丰度为(273.33±327.65)个·kg~(-1)。总体上,该研究区域土壤中微塑料的污染程度处于中等偏低水平。