北黄海辽宁近岸水环境中壬基酚污染状况调查及生态风险评估

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第28卷第6期海洋环境科学Vol.28,No.6 2009年12月MAR INE ENVIRO N MENTAL S CIENCE Dec.2009北黄海辽宁近岸水环境中壬基酚污染状况调查及生态风险评估*刘文萍1,石晓勇1,王晓波2,张传松1(1.中国海洋大学化学化工学院海洋污染生态化学重点实验室,山东青岛266100; 2.国家海洋局宁波海洋环境监测中心,浙江宁波315040)摘要:利用固相萃取气质连用(S PE2GC/MS)法对1月辽宁近岸19个站位水体中壬基酚污染状况进行了调查,结果显示水体中壬基酚浓度为15.13~762.73ng/L,整体呈现出近岸高于远海,西部海域高于东部的特点,高值区多出现在河流入海口或港口附近。

与国内外相关报道比较,调查海域壬基酚处于中等污染水平。

以风险熵(RQ)为标准对壬基酚的污染状况的初步评估表明,调查海域壬基酚风险熵为0.05~2.25,某些站位熵值高于阈值,可能造成一定的风险,需要采取相应措施减少污染。

关键词:SPE2GC/MS;壬基酚;风险熵;生态风险评估中图分类号:X55文献标识码:A文章编号:100726336(2009)0620664204Survey of nony l phenol in L i aon i ng coa sta l aqua tic environm en t of North Y ello w Sea and the ecologica l r isk assess m entLIU W en2pi ng1,S H I X i ao2yong1,WANG X i ao2bo2,Z HANG Chuan2song1(1.The Key Lab ofM ari ne Po ll uti on E co2Che m i stry,OUC,Q i ngdao266100,Ch i na;2.N i ngboM ari ne E nviro m entM on it ori ng Cen t er,S OA,N ingbo315040,Ch i na)A bstract:A SPE2GC/MS m et hod was used t o deter m i n e nonylph enol i n L i aon i ng coast a l aquati c environm ent.The concentrati on oft he42NP i n all s a m p l es ranged fro m15.13t o762.73ng/L.The d i stri bu tion ofNP was i n a decreasi ng trend fro m coastalwat er to the op en sea,and an i ncreasing trend fro m t h e east t o t h e west.A h i gher a m ount ofNP was det ect ed around the est uaries and harbors.A r i s k assess m ent ofNP was act u ali zed by the ca l cu l ati on of ris k quotient(RQ).RQ was cal cu lated as0.05~2.25.H ar m f u l biol ogi cal effects m i gh t happ en to so m e i nvertebrates,so m e m eas u res shou l d be tak en to con trol t h e poll u t an t.K ey word s:S PE2GC/M S;nonyl ph eno;l ri sk quoti en t;ecological ri sk assess m ent壬基酚(NP)是非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)的主要合成原料及初级降解产物,降解缓慢在环境中大量累积。

研究表明10L m ol/L的42NP导致人体M CF2F乳腺癌细胞增生的能力与30p m ol的17B2雌二醇相当,有很强的雌激素效应[1],为联合国环境规划署(UN2 EP)制订的27种优先控制的持久性有毒污染物(persis2 tent toxi c s ubstances,PTS)之一[2]。

欧美等工业发达国家从20世纪80年代就开始对烷基酚的浓度分布和环境行为进行了较为广泛的研究,我国在此方面研究起步较晚,只有少数关于我国主要河流及其入海口临近海域壬基酚污染状况的报道,如邵兵、胡建英[3]等调查了重庆流域嘉陵江和长江水环境中壬基酚污染状况;沈钢、张祖麟等对夏季海河和渤海湾中壬基酚污染状况进行了调查[4];段菁春、陈兵、麦碧娴等调查了洪季珠江三角洲水体中壬基酚污染水平[5];李正炎等对西瓦湖中壬基酚污染状况进行调查[6]。

而对于北黄海辽宁近岸水体中壬基酚的污染状况尚无报道。

对环境中壬基酚生态风险评估,国外已展开工作,如*收稿日期:2007210203,修订日期:2007211221基金项目:国家自然科学基金(40490262);国家重点基础研究发展规划(2005CB422305)作者简介:刘文萍(19822),女,山东省邹平县人,硕士,主要研究方向海洋环境中持久有机污染物研究。

通讯作者:石晓勇第6期刘文萍,等:北黄海辽宁近岸水环境中壬基酚污染状况调查及生态风险评估665欧盟2001年对42NP 的风险评估报告中[7],估算出了各环境介质中NP 的预测无效应浓度值,并利用风险熵的概念对不同环境介质中NP 的污染状况进行评估;而国内尚无此方面的报道。

本文报道了辽宁北黄海近岸海洋环境中表层水体中壬基酚的分布特征,并利用风险熵的概念对调查海域壬基酚的污染水平和生态风险进行了初步评估。

1 实验部分1.1 试剂壬基酚(NP,技术级,由各种不同支链的同分异构体组成,东京化成);42叔丁基酚购自东京化成;n 2C 6H 14、CH 2C l 2、C H 3O H 均为色谱纯(F isher 公司);C18固相萃取柱(500m g/6mL ,Agilent)1.2 样品采集采样时间为2007年1月,采样站位如图1所示。

用玻璃采样瓶采集表层水置于棕色玻璃瓶中,用GF /F 滤膜(450e 灼烧4h)过滤,滤液用6m ol/L HC l 调节p H <2后在24h内完成萃取。

图1 北黄海采样站位F i g .1sa m pli ng stati on i n the Nort h Ye llo wSea1.3 样品前处理样品中壬基酚的分离和富集采用C18固相萃取柱,处理方法参见段菁春等[5],在萃取柱活化和柱洗脱方面略有不同。

萃取柱依次用10mL n 2C 6H 14、10mL C H 2C l 2、10mL C H 3O H 和10mL 高纯水进行活化,然后取过滤水样2500mL ,用4m ol/L 的NaO H 调节p H =3~5,加入42叔丁基酚作为回收率内标,以C18固相萃取柱萃取,进样速率为10~15mL /m i n ,萃取后的C18柱经冷冻干燥后用10mL 二氯甲烷/甲醇(8B 2,V /V)混合液洗脱,N 2流吹干,正己烷定容至0.5mL 后进行检测。

1.4 样品分析测定样品中壬基酚各同分异构体通过GC68902MS5973N 气相色谱质谱联用仪(美国Agilen t 公司)进行检测,色谱柱为H P 25MS (30m @0.32mm @0.25L m )石英毛细管柱。

仪器设置条件为:进样口温度为230e ;检测器温度:280e ;进样量1L L ,无分流进样;载气为高纯H e (99.995%),载气流速为0.8mL /m in 。

程序升温方式为起始温度50e ,以20e /m i n 升温至180e ,再以2e /m in 升至200e ,保持2m i n ,最后以30e /m in 升至280e 保持2m i n 。

质谱以质谱谱库N IST98检索结果并结合保留指数定性,定性采用扫描模式,扫描质量数范围50~450;采用外标法在SI M 模式下进行定量,选择的特征离子包括m /z =107、121、135、149、163和220。

1.5 质量控制和质量保证在样品分析过程中,增加了质量控制和质量保证分析,包括方法空白、加标空白和平行样等。

在进行固相萃取前,向每个分析样品加入回收率指示物标样,以监测样品制备和分析过程对分析结果可能造成的影响。

通过在1L 人工海水里面添加1L g 壬基酚标品,然后依1.3与1.4所述方法平行富集并测定5次,得到样品中NP 的平均回收率为89.3%,相对标准偏差(S D )为4.9%[基质加标平均回收率为89.3%,相对标准偏差(SD )为4.9%]。

1.6 方法检出限方法检测限的确定根据美国EPA 所提供的方法[8]:MDL =SD @tt 指满足一定置信度下的值,可以从t 值表查得。

S D 表示相对标准偏差。

在5次测定时,在置信度为0.99时,t 值为3.7469。

考虑到样品富集倍数,我们确定方法检出限为10ng/L 。

2 结果与讨论2.1 调查海域壬基酚组成图2a 为5mg /L 标准样品的总离子流色谱,图2b 为C501站样品的总离子流色谱。

如图所示,标准品在9.3~11.3m i n 之间出现11个峰,对应不同的异构体,水样中11种异构体均检出,但各峰间的相对强度有所改变,图2 5m g/L 标准溶液(a)和样品(b)中壬基酚GC 2MS 分析的总离子流F i g .2GC 2MS chro m atogra m ofNP(a)5mg /L standard sol u ti on ;(b )Sa m p l e i n C501stati on666 海 洋 环 境 科 学第28卷其原因可能是一方面二者来源不尽相同;二是环境中的壬基酚主要源于不同乙氧基(EO)链长壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)的降解,微生物对不同结构物质的降解有选择性。

不同的化学结构决定了它们的化学和生物稳定性不同,可能会影响NPEOs 的降解速度,最终使环境中NP 各种同分异构体的相对量与标准品中各种同分异构体相对含量不完全一致。

由于壬基酚的壬基取代基有多种分支结构,因此壬基酚的色谱图出现多个峰,如图2所示。

本文选择特异性高、选择性强、丰度较高的m /z=107为特征离子,用11个同分异构体的色谱峰面积的总和进行定量计算。

2.2 调查海域壬基酚空间分布特征和污染水平调查海域壬基酚的浓度分布如图3所示,从图3可以看出,调查站位壬基酚浓度范围在15.1~762.7ng/L ,除鸭绿江口外,整体基本呈现出近岸高于远岸,西部海域高于东部的特点。