２０１１年３９卷第ｌ０期　广州化工　・１５ｌ・　

ＰＡＨｓ在天然水体沉积物中的迁移转化及生态效应　

王　瑾　

（上海市宝山区环境监测站，上海２０１９０１）　

摘　要：水体沉积物是水体生态系统的重要组成部分，是水体多种营养物、污染物的汇（Ｓｉｎｋ）和源（Ｓｏｕｒｃｅ），是众多污染物在　环境中迁移转化的载体、归宿和蓄积库。多环芳烃（ＰＡＨｓ）是一大类广泛存在于环境中的有机污染物，在水体中其主要归宿是沉积　

物。文中详细论述了多环芳烃在天然水体中迁移、转化规律，并浅述了多环芳烃在沉积物中的生态效应。　

关键词：ＰＡＨｓ；迁移；转化；生态效应　

Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ＰＡＨｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　

ＷＡＮＧ　Ｊｉｎ　

（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｂａｏｓｈａｎ　Ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｒｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１９０１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ，ａｑｕａｔｉｃｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｓｉｎｋ　ａｎｄ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｍｕｔｉｐｌｅ　

ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ａｎｄ　ｃａｒｒｉｅｒ，ｆａｔｅ　ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｕｍｅｒｏｕｓ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ｍｉｇｒａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｂｓｆｏｒｍａｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎ－　

ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＰＡＨｓ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｗｅｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｆａｔｅｄ　ｂｙ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｗａｔｅｒｓ．Ｔｈｅ　

ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｒｕｌｅ　ｏｆ　ＰＡＨｓ　ｉｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｗａｔｅｒ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｄｅｔａｉｌｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ＰＡＨｓ　ｉｎ　

ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＡＨｓ；ｍｉｇｒａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　

有机物污染已成为全球的一个普遍问题…，美国环保局从　

７万种常见化合物中筛选出需优先控制的１２９种有毒污染物，其　中有机物占ｌ１４种　Ｊ。污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋　

溶与冲刷进入水体，最后沉积到沉积物中，在沉积物中逐渐富　

集，使沉积物受到严重污染。沉积物污染的加剧主要是人为因　素造成的，经济高速发展过程中排放的大量难降解污染物相当　

一部分积累在水体沉积物中，对水生态系统构成长期威胁。在　

污染源控制达到一定程度后，沉积物则成为水体污染的主要来　源　Ｊ。水体沉积物污染，是世界范围内的一个环境问题。在我　

国，也已发现并证实了水体沉积物具有生物毒性，此外，水体富　

营养化的解决关键也与沉积物密切相关　Ｊ。繁生的藻类和Ｎ、Ｐ　

残余物都蓄积存沉积物中。沉积物中的重金属、有机有毒化学　

品等会长期成为水处理微污染的对象，是水体复合污染及复合　

污染过程的主要载体和介质　Ｊ。因此，污染沉积物的治理已刻　

不容缓，势在必行。　

多环芳烃（Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　ａｒｏｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）是指含有两个以　上苯环的碳氢化合物，它广泛存在于自然界，种类达１００多种，　

大部分ＰＡＨｓ具有较强的致癌性和致突变性，并证实还具有环境　

激素的作用。因此多环芳烃在环境中的分布及其对人体健康潜　

存的威胁已引起世界各国的高度重视。美国国家环保局（ＥＰＡ）　

将１６种ＰＡＨｓ列为优先污染物，分别为萘、苊、苊烯、芴、蒽、菲、　

荧蒽、芘、苯并（ａ）蒽，苯并（ｂ）荧葸，苯并（ｋ）荧蒽，苯并（ａ）芘，　茚并（１，２，３一ｃｄ），二苯并（ａ，ｈ）蒽，苯并（ｇｈｉ）。随着全球ｌ丁业　

的快速发展，越来越多的ＰＡＨｓ进入环境中来。在大气、河流、湖　

通讯作者：王瑾。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｉｎｃｈｅｅｓｅ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｒｎ　泊、海洋、地下水、土壤和沉积物中都发现了ＰＡＨｓ污染，有些地　

方甚至含量很高。我国由于各种矿物燃料的燃烧、Ｔ业及石油　废水排放，大气、土壤、沉积物、水体和地下水、陆生海生生物中　

的ＰＡＨｓ污染问题也很突出。　

由于ＰＡＨｓ具有低溶解性和疏水性。会强烈地分配到非水　

相，特别是有机中，常常吸附于颗粒物上，因此沉积物是其主要　的环境归宿。当沉积物一旦遭到严重的污染，并与上覆水体发　

生相互频繁的交换作用时，被污染的沉积物环境还将成为水体　再次污染的潜在污染源，造成二次污染。国内外研究人员对主　

要的河流、海湾等流域沉积物中多环芳烃的分布和来源进行了　

诸多调研，部分学者还对其生态效应进行了研究。文中综合分　

析这些资料，探讨了我国水体沉积物中多环芳烃的迁移转化规　

律和生态效应。　

１　沉积物污染现状　

１．１　重金属　

通过各种途径进入水体的重金属很容易被水体悬浮物或沉　积物所吸附、络合或共沉淀，从而在水底的沉积物中富集，致使　

沉积物中重金属浓度相对于水中要高得多。　

１．２营养物质　

长期的外源输入和水生生物残渣的沉积，沉积物中往往富　

集了大量的有机质、Ｎ，Ｐ等营养物质，更重在的是，当水体养分　

的外源得到有效控制后，沉积物中养分的季节性再悬浮仍能使　・ｌ５２・　广州化工　２０１１年３９卷第１Ｏ期　

水体的富营养化持续数十年。　

１．３难降解有机物　

有毒有机污染物对水生态系统的危害是近年来越来越严重　

的问题。多环芳烃类（ＰＡＨｓ）、多氯联苯类（ＰＣＢｓ），以及有机氯　化合物等不断在水体以及沉积物、水生生物中被发现。据储少　岗等　对松花江、白洋淀等地的调查，发现水体中ＤＤＴ、六六六、　

ＰＣＢｓ等有机污染物的含量较高，沉积物和鱼体内的浓度更是远　高于水体，有的甚至高出１　０００倍以上。水体中不断增高的有毒　

有机物，对水生生态造成严重的影响。　

２有机污染物在水体迁移转化规律　

进入水体的有机污染物，在水质条件下发生各种物理化学　

变化，其迁移转化及归宿的规律对其毒性效应有重要影响，因而　

环境污染化学的重要任务即在于找出其迁移转化规律，为提供　

相应的控制措施和途径提出理论参考和实践依据。有机污染物　进入水体后，在水相、悬浮颗粒相、水生生物相和沉积物相间进　

行分配，总的来说有以下一些规律和趋势。　

２．１　ＰＡＨｓ在水体中的分布　

目前对环境危害较大、倍受关注的多是一些在环境中能持　

久存在的、疏水性较强的有机污染物。进入水体的有机污染物，　

经过复杂的物理化学和生物作用，最后能在沉积物中长期存存　

的，主要是一些持久性有机污染物，而这些持久性有机污染物有　

很大一部分是前面提到的环境激素类（ＰＡＨｓ）物质。ＰＡＨｓ都有　

较强的疏水性，进入水体后，易被水体中的颗粒物吸附。ＰＡＨｓ　与颗粒的作用不仅发生在表面吸附，而且会进入颗粒内部，即是　

向颗粒内部有机碳的溶解过程。被表面吸附部分的有机物具有　

一定的交换性和可浸出性，成为可逆吸附的部分，而进入颗粒内　

部有机碳的部分则大多成为不可逆吸附的部分，难以浸出　』，随　

颗粒物的下沉进入沉积物中。这种沉降作用的进行受水质和水　力条件影响较大。水温、盐度、ｐＨ值等条件会影响ＰＡＨｓ的吸附　

与解吸作用的进行，而水流会严重影响颗粒物的沉降。ＰＡＨｓ在　

不同水体迁移能力不同。在比较静止的河流或湖泊，由于水质　

稳定，水体扰动小，有利于颗粒物沉降，ＰＡＨｓ易在离排放源不远　的地方沉积下来【８　Ｊ。而在水流湍急，水质变化大，水生生物活动　

旺盛的水体里，ＰＡＨｓ则可能迁移很长的距离，并且在水体中可　

以长期存在。这会使水体中ＰＡＨｓ含量较高，对水生生物危害较　

大。同时沉降到水体沉积物中的颗粒物在各种水力条件的作用　

和水生生物的扰动下又可能再悬浮而进入水体，造成水体的二　次污染。ＰＡＨｓ可以通过这种反复的沉降一悬浮过程迁移到很　

远的地方。　Ｘｕ等　研究了长江（南京段）沉积物中氯代有机污染物的　

污染特征，发现该段长江沉积物中不同类型沉积物的污染程度　

为ＤＤＴｓ＞ＨＣＢ＞ＨＣＨｓ＞ＰＣＢｓ。总体上该段长江沉积物中氯代　

有机物的含量要比欧洲一般河流沉积物中的低，氯代有机化合　物的含量与沉积物中有机质的含量及重金属的含量都显著相　

关。　Ｌｅｅ等　研究了台湾高雄近海沉积物中氯苯、六六六及重　

金属的污染特征。发现氯苯等有机污染物之间存在很好的相关　性。但与重金属污染的关系不明显，说明在这个人类活动频繁的　

海域，沉积物中重金属与有机污染物具有不同的污染特征。　

裘祖楠等…　研究了上海苏州河沉积物中ＥＰＡ优先污染物　的平均含量与分布特征，发现苏州河沉积物中ＰＡＨｓ（１３种）和　单氯酚（包括二氯酚和四氯酚）平均含量分别为ｌ４．９９　ｍｓ／ｋｇ。和　

８．６３　ｍｇ／ｋｇ，占苏州河沉积物中ＥＰＡ有机类优先污染物总量的　

９９．５９％，而且与重金属污染的分布特征相当一致。　‘　

２．２有机污染物的降解　

研究对沉积物中有机污染物的降解多是在实验室条件下进　

行的，一些持久性的有机污染物降解的速度非常缓慢，加之沉积　物的吸附作用，进一步减慢了有机物的降解。　Ｐｏｅｔｏｎ等　研究发现，菲和荧葱在海洋沉积物的生物降解　

明显受沉积物吸附的影响。沉积物的吸附作用减慢了生物降解　速率，因为在降解的后期，有机物从沉积物解吸到液相的速率成　

了整个反应的限速步骤，使得整个生物降解过程呈现一个两段　

行为。在实际的污染沉积物中，由于多种污染物同时存在，也使　

得生物降解变得更加复杂。　ＭｃＮａｌｌｙ等　刊发现在好氧条件下，才能大幅度促进菲和荧葱　

的降解，而菲却能抑制荧葱的降解。在厌氧条件下菲和荧葱的　

降解就变得非常缓慢。在欠氧条件下以Ｎ作为替代电子受体。　

能有效地促进低分子量多环芳烃的降解，但高分子量的多环芳　烃降解微弱。　

２．３沉积物有机质对ＰＡｉｌｓ的作用　

进人沉积物的ＰＡＨｓ，其环境行为主要受沉积物中有机质的　

影响。Ａｂ—Ｒａｚａｋ等人发现沉积物中ＰＡＩ－Ｉｓ的分布主要受有机质　

的控制。Ｗｕ等发现我国鸭儿湖中六六六的垂向分布主要受沉积　

物有机质含量及粒度分布的控制。朱利中等　研究了西湖沉积　

物对苯胺、苯酚的吸附机理，发现西湖沉积物对苯胺的吸附能力与　

沉积物有机质含量成正比，其相关系数达０．９９８４。沉积物中有机　质同样对有机有毒物质的生物素毒性影响很大。Ｋａｒｕｐｐｉａｈ等人　

对河流沉积物中甲氧毒草剂（ｍｅｔｏｌａｅｈｌｏｒ）对费氏弧菌（Ｖｉｂｒｉｏ　

ｆｉｓｅｈ－－ｅｒｉ）的毒性，发现在水中该除草剂对费氏弧菌的ＬＧＳＯ为　

２．２２，而在河流沉积物中其毒性下降到１／３０，在腐殖化程度更高　

的沼泽地，沉积物中其对费氏弧菌的毒性全部丧失。Ｋｅｎｚｉｅ等　

发现７０以上的狄氏剂（ｄｉｅｌｄｒｉｎ）被极易浮动的表层沉积物所吸　

附，河流水文特征成为决定狄氏剂在沉积物中分布的主要因素。　绝大部分的ＤＤＴ是同沉积物中大分子有机质结合。Ｇａｏ等发现　

沉积物中原位（Ｏｎ—ｓｉｔｅ　Ｋｏｃ）测得的杀虫剂Ｋｏｅ值比实验室测　

定值低许多，说明沉积物中ＤＯＣ吸附了杀虫剂，导致杀虫剂在孔　

隙水中的浓度升高，这种“增溶效应”大大增加了杀虫剂在水体　

中的生物可利用性和再迁移能力。　

３　ＰＡＨｓ的生态效应　

一般而言，低分子量（２～３环）ＰＡＨｓ可呈现显著的急性毒　

性，而某些高分子量ＰＡＨｓ则具有潜在的致癌性。Ｌｏｎｇ等　在　

总结前期大量的实地研究的基础上，提出用于研究海洋与河口　沉积物中有机污染物的潜在生态风险的效应区间低值（ｅｆｆｅｃｔｓ　

ｒａｎｇｅ　ｌｏｗ，ＥＲＬ，生物有害效应几率＜１０％）和效应区间中值　

（ｅｆｅｃｔｓ　ｒａｎｇｅ　ｍｅｄｉａｎ，ＥＲＭ，生物有害效应几率＞５０％），两者又　被视为沉积物质量的生态风险标志水平（ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ）。借助ＥＲＬ　

和ＥＲＭ可评估有机污染物的生态风险效应：若污染物浓度＜　ＥＲＬ，则生态风险小于１０％，强烈产生负面生态效应；若污染物　

浓度在两者之间，则偶而发生负面生态效应；若污染物浓度＞　

ＥＲＭ，则生态风险大于７５％，经常会出现负面生态效应。另外，