張玉鳳，宋永剛，劉傳濤，楊萌，田金，于彩芬，楊爽，吳金浩,*

1. 遼寧省海洋水產(chǎn)科學研究院，大連 1160232. 遼寧省海洋環(huán)境監(jiān)測總站，大連 1160233. 中國海洋大學 化學化工學院，青島 2661004. 大連海洋大學 水產(chǎn)與生命學院，大連 1160235. 大連市環(huán)境監(jiān)測中心，大連 116023

基于統(tǒng)計方法的遼東灣沉積物中多環(huán)芳烴來源特征分析

張玉鳳1,2,3，宋永剛1,2，劉傳濤4，楊萌5，田金1,2，于彩芬1,2，楊爽1,2，吳金浩1,2,*

1. 遼寧省海洋水產(chǎn)科學研究院，大連 1160232. 遼寧省海洋環(huán)境監(jiān)測總站，大連 1160233. 中國海洋大學 化學化工學院，青島 2661004. 大連海洋大學 水產(chǎn)與生命學院，大連 1160235. 大連市環(huán)境監(jiān)測中心，大連 116023

為研究遼東灣表層沉積物中多環(huán)芳烴(PAHs)的來源特征，2014年5月采集了20個遼東灣海域表層沉積物樣品，并利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對優(yōu)先控制的16種PAHs進行測定，采用聚類分析、主成分分析-多元線性回歸分析、異構(gòu)體比值3種統(tǒng)計方法對遼東灣表層沉積物中PAHs來源特征進行了研究。結(jié)果表明，遼東灣表層沉積物中PAHs含量范圍88.5～199.3 ng·g-1，平均值為(126.3±35.3) ng·g-1，其中，萘、菲和熒蒽是PAHs優(yōu)勢組分。通過統(tǒng)計分析結(jié)果表明，遼東灣北部表層沉積物中PAHs含量低于西南部，沉積物中PAHs的來源包括石油燃燒來源、煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源和石油來源，其中燃燒來源是主要來源，煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源占49.9%，石油燃燒來源和石油來源占50.1%。

多環(huán)芳烴；遼東灣；沉積物；統(tǒng)計分析

Received14 January 2017accepted20 March 2017

Abstract: The source apportionment of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediment in Liaodong Bay was investigated in May 2014. Cluster analysis, principal component analysis-multiple linear regression and diagnostic ratios were used to identify the sources of PAHs. The total concentrations of PAHs ranged from 88.5 ng·g-1to 199.3 ng·g-1, with the mean value of (126.3±35.3) ng·g-1. The individual PAHs with the highest concentrations were naphthalene, phenanthrene and fluoranthene. Statistical analysis results indicated that the concentration of PAHs in surface sediments from northern Liaodong Bay was lower than those in the southwest of the Bay. The combustion sources of petroleum products and coal & wood combustion and petroleum sources were the PAHs sources of surface sediment. The major was combustion source. The coal & wood combustion accounted for 49.9% of the total sources, and a mixture of the petroleum combustion and petroleum sources accounted for 50.1%.Keywords: polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs); Liaodong Bay; sediment; statistical analysis

多環(huán)芳烴(PAHs)是一類廣泛存在于環(huán)境中的持久性有機污染物質(zhì)，由于具有神經(jīng)毒性、致癌性、致突變性及生殖毒性而受到不同學者的廣泛關(guān)注[1-3]。目前，已有16種多環(huán)芳烴被美國環(huán)保署列為優(yōu)先控制有機污染物[4]。自然環(huán)境中多環(huán)芳烴主要來源于人為來源和天然來源[5]，其中人為來源是多環(huán)芳烴的主要來源[6]，主要包括石油的不完全燃燒、原油和石油制品泄露、工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸?shù)娜加偷取Ｌ烊粊碓粗饕ㄉ只馂?、火山噴發(fā)和生物合成活動等，天然來源對多環(huán)芳烴來源的貢獻較小[7-8]。在海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴由于具有疏水性更容易在沉積物中長期累積，對海洋生物和海洋環(huán)境產(chǎn)生持久的影響，環(huán)境中多環(huán)芳烴污染很可能危及到人類的健康[9-10]，因此，近年來有大量研究都聚焦在海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴的分布、來源分配和生態(tài)風險評價方面[11-14]。

遼東灣位于渤海北部，是我國最北部的海灣，與黃海通過渤海海峽連接，是我國重要的魚蝦產(chǎn)卵場、索餌場和洄游通道，也是我國重要的海水養(yǎng)殖基地[13]。近年來，由于城市化進程的加快、陸源排污、海上開發(fā)活動、海上通行、捕撈作業(yè)以及溢油事故等均對遼東灣生態(tài)環(huán)境中多環(huán)芳烴的分布和來源產(chǎn)生影響。遼東灣海上石油資源豐富，灣內(nèi)石油開發(fā)規(guī)模日益擴大，遼河油田、旅大油田、綏中36-1油田等多個油田均分布在遼東灣海域，近年來，遼東灣相繼發(fā)生多起溢油突發(fā)性污染事件，如蓬萊19-3油田溢油事故、錦州9-3油田溢油事故等，由于石油組分的復雜性、毒性各異以及長期的危害性，致使海洋環(huán)境中石油污染生態(tài)損害的評價具有不確定性，而多環(huán)芳烴是石油毒性的主要來源。目前，異構(gòu)體比值法是用于多環(huán)芳烴來源評估最常用的方法，但這種方法的評估結(jié)果存在一定程度的誤差，因此，本文通過聚類分析、主成分分析、異構(gòu)體比值3種統(tǒng)計學方法對遼東灣海域沉積物中16種多環(huán)芳烴的來源特征進行了評估，力求能夠通過多種統(tǒng)計學方法的比較，對遼東灣沉積物中多環(huán)芳烴污染來源進行更加合理的分析，為海洋環(huán)境保護工作提供技術(shù)支持。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 樣品采集和前處理

遼東灣海域受到水動力等多種因素的影響，沉積速率也有所不同。遼東灣北部淺海區(qū)由于受到潮流頂托的作用自西向東、由潮灘向淺水區(qū)沉積速率逐漸減小(從2.9 cm·a-1到0.54 cm·a-1)[15-17]；同時，由于受到沿岸泥沙流、海底坡度、海流場結(jié)構(gòu)等的影響，遼東灣灣頂向西南隨水深增加，沉積速率逐漸減小(從2.4 cm·a-1到0.22 cm·a-1)[18]，遼東灣中部海域沉積速率(0.22～0.77 cm·a-1)略小于近岸海域(0.41～1.1 cm·a-1)[18]，遼東灣海域采集0～5 cm的沉積物樣品大概能代表5～10年的沉積物中多環(huán)芳烴的分布特征，但遼東灣區(qū)域水深較淺，海水混合作用會對沉積物的垂直分布產(chǎn)生影響，5 cm內(nèi)的沉積物垂直分布特征并不明顯[16,19]。本研究于2014年5月對遼東灣海域20個站位表層沉積物樣品(0～5 cm)進行了采集(圖1)，遼東灣采樣站位覆蓋整個遼東灣區(qū)域，海洋沉積物樣品利用抓斗式采泥器進行采集，樣品用提前處理的鋁箔包好(450 ℃高溫灼燒)，置于雙層密封袋中，并于-20 ℃下冷凍保存。樣品在實驗室內(nèi)經(jīng)冷凍干燥、研磨、全量通過80目的樣品篩后，用于沉積物中16種多環(huán)芳烴含量分析。

圖1 采樣站位圖Fig. 1 Location of sampling sites in Liaodong Bay

1.2 樣品前處理及實驗方法

采用海洋行業(yè)標準《海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程 第2部分：沉積物》(HY/T 147.2—2013)[20]對沉積物樣品中多環(huán)芳烴進行分析測定，采用快速溶劑萃取法對樣品進行前處理，準確稱取沉積物干樣和硅藻土混勻，放入萃取池，加入替代標準使用溶液(D8-萘、D10-苊、D10-菲、D12-和D12-苝)(美國百靈威公司)，萃取溶劑采用正己烷(色譜純、美國MREDA公司)和二氯甲烷(色譜純、美國MREDA公司)，體積比為1:1，萃取溫度為100 ℃，靜態(tài)萃取時間為5 min，循環(huán)次數(shù)2次，萃取后，萃取液旋轉(zhuǎn)濃縮至約2 mL，加入1 g銅粉(優(yōu)級純、國藥集團化學試劑有限公司)后，用硅膠(100～200目，優(yōu)級純，美國百靈威公司)、中性氧化鋁(100～200目，優(yōu)級純，美國百靈威公司)和無水硫酸鈉(優(yōu)級純、天津科密歐化學試劑有限公司)層析柱進行凈化，凈化后的淋洗液旋蒸濃縮至約1 mL，溶劑為正己烷，加入內(nèi)標物D14-三聯(lián)苯標準使用溶液(美國百靈威公司)，混勻，用于儀器分析測定海洋沉積物中多環(huán)芳烴。

分析儀器為氣相色譜/質(zhì)譜儀(美國安捷倫公司6890/5975B)，16種多環(huán)芳烴分別為萘(Nap)、二氫苊(Ace)、苊(Acp)、芴(Fl)、菲(Phe)、蒽(An)、熒蒽(Flu)、芘(Pyr)、苯并(a)蒽(BaA)、(Chr)、苯并(b)熒蒽(BbF)、苯并(k)熒蒽(BkF)、苯并(a)芘(BaP)、茚并(1,2,3- cd)芘(InP)、二苯并(a,h)蒽(DbA)和苯并(g,h,i)苝(BgP)。儀器分析條件為：色譜柱為DB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣流速為1.0 mL·min-1，不分流進樣，升溫程序為：初始溫度為50 ℃，以20 ℃·min-1的速度由50 ℃升至220 ℃，保持3 min；以10 ℃·min-1的速度升至300 ℃，保持9 min，EI電離方式，離子源溫度250 ℃，電子能量為70 eV，進樣口溫度250 ℃。通過全掃描模式對16種PAHs進行定性分析，選擇離子掃描模式進行樣品數(shù)據(jù)采集，對沉積物樣品進行分析測定。

樣品分析過程中所用玻璃器皿均經(jīng)過超聲清洗、高溫灼燒、有機試劑潤洗后才能進行實驗，實驗過程中添加空白樣品來監(jiān)控實驗室有機試劑和分析全過程引入的污染，通過添加空白樣品、平行樣品、內(nèi)標物質(zhì)以及替代標準樣品來進行質(zhì)量控制，所有空白樣品均符合實驗分析要求；替代標準的回收率為40%～98%，方法的相對標準偏差(RSD)為0.6%～4.0%。文中結(jié)果均進行了內(nèi)標和回收率校正。

1.3 統(tǒng)計分析方法

采用Golden Software 9.0繪制沉積物采樣站位圖，采用Origin 9.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及異構(gòu)體比值圖和柱狀圖繪制，運用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，利用歐氏距離的層次聚類分析Q型和R型聚類分析對調(diào)查站位的相似程度和16種多環(huán)芳烴的相似程度進行分析，利用主成分分析-多元線性回歸方法及異構(gòu)體比值法對遼東灣表層沉積物中PAHs的來源進行比較分析。

2 結(jié)果(Results)

2.1 沉積物中多環(huán)芳烴含量和組成特征

2014年遼東灣表層沉積物中ΣPAHs含量為88.5～199.3 ng·g-1，平均值為(126.3±35.3) ng·g-1。其中以萘和菲的含量最高，含量分別為14.2～62.4 ng·g-1和12.1～71.6 ng·g-1，平均值分別為(36.6±12.2) ng·g-1和(23.6±13.4) ng·g-1，其次為熒蒽和芘，含量分別為5.6～21.2 ng·g-1和6.2～15.2 ng·g-1，平均值分別為(11.9±4.8) ng·g-1和(10.3±3.2) ng·g-1(圖2)；表層沉積物中2環(huán)、3環(huán)、4環(huán)、5環(huán)和6環(huán)多環(huán)芳烴所占百分比分別為30.3%、29.5%、25.9%、11.2%和3.2%，其中，低分子量多環(huán)芳烴(ΣLPAHs，2環(huán)和3環(huán)多環(huán)芳烴)含量略高于高分子量多環(huán)芳烴(ΣHPAHs，4環(huán)、5環(huán)和6環(huán)多環(huán)芳烴)，沉積物中低分子量多環(huán)芳烴占主導優(yōu)勢。

2.2 聚類分析

采用歐氏距離層次聚類Q型聚類分析對多環(huán)芳烴的各單體含量進行站位的相似性分析，如圖3和圖4所示，結(jié)果表明：2014年遼東灣表層沉積物調(diào)查站位可聚為2大類，其中第1類為包括12個站位，分別為1號～8號站位、10號、12號、13號和16號站位；第2類包括8個站位，分別為9號、11號、14號、15號、17號～20號站位，第1類站位主要分布在遼東灣的北部海域，第2類站位主要分布在遼東灣的西南部海域；第1類站位表層沉積物中ΣPAHs含量為88.5～116.5 ng·g-1，平均值為(102.1±10.9) ng·g-1，第2類站位表層沉積物ΣPAHs含量為132.7～199.3 ng·g-1，平均值為(162.7±26.0) ng·g-1，第1類和第2類站位中萘和菲含量最高，第2類站位ΣPAHs含量明顯高于第1類站位(顯著性檢驗P<0.05)。第1類站位沉積物中2環(huán)、3環(huán)、4環(huán)、5環(huán)和6環(huán)多環(huán)芳烴百分比分別為33.6%、30.4%、24.5%、9.5%和2.0%，第2類站位沉積物中2環(huán)、3環(huán)、4環(huán)、5環(huán)和6環(huán)多環(huán)芳烴百分比分別為25.3%、28.1%、28.0%、13.7%和4.9%，第1類站位遼東灣北部海域沉積物中低分子量多環(huán)芳烴的比例高于第2類站位遼東灣的西南部海域(見表1)。

圖3 遼東灣不同站位表層沉積物PAHs聚類分析譜系Fig. 3 Hierarchical clustering of sample sites on 16 PAHs in surface sediments from Liaodong Bay

圖4 聚類分析中遼東灣不同大類站位分布圖Fig. 4 Location of sampling sites in each cluster in Liaodong Bay

表1 遼東灣表層沉積物中PAHs濃度(ng·g-1)Table 1 The concentrations of PAHs in surface sediments from Liaodong Bay (ng·g-1)

采用歐氏距離的層次聚類R型聚類分析對多環(huán)芳烴的16種單體進行相似性分析，如圖5所示，結(jié)果表明：2014年遼東灣表層沉積物調(diào)查站位16種多環(huán)芳烴可聚為3大組，第1組主要為高分子量多環(huán)芳烴，主要包括InP、BaP、BbF、Ace、BkF、Acp、Flu、BaA、Pyr和BgP，是石油燃燒的主要成分，第1組主要來源可能是燃燒來源中由海上交通等引起的石油燃燒來源[21-22]；第2組為3環(huán)和4環(huán)多環(huán)芳烴，主要包括Phe、Chr、An和Fl，是煤炭、木材燃燒的主要成分，因此第2組主要來源可能是燃燒來源中的煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源[21,23-25]；第3組為Nap和DbA，Nap為低分子量多環(huán)芳烴，主要來源于原油和石油制品泄漏等石油來源[8,22,26]，DaA為4環(huán)多環(huán)芳烴主要來源于燃燒來源中石油燃燒來源[21-22]，因此，第3組屬于為石油來源和石油燃燒來源的混合來源。通過聚類分析表明，遼東灣表層沉積物中多環(huán)芳烴來源為石油燃燒、煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒和石油來源的混合來源。

2.3 主成分分析-多元線性回歸分析

采用因子分析的主成分分析，利用方差極大法對20個站位的16種多環(huán)芳烴進行主成分分析，如圖6所示，結(jié)果表明：2014年遼東灣表層沉積物調(diào)查的16種多環(huán)芳烴單體共篩選出3個主成分，3個主成分共解釋了83.0%的結(jié)果，其中第1主成分對總方差的貢獻率為61.1%，InP、BaP、BbF、DbA、Ace、BkF、Acp、Pyr、Nap和BgP在第1主成分上有較高的載荷，載荷的變化范圍為0.673～0.939，其中InP、BaP、BbF、BkF、Pyr和BgP均為高分子量多環(huán)芳烴，高分子量多環(huán)芳烴主要來源可能是燃燒來源中由海上交通引起的石油燃燒來源[21-22]；而Nap、Ace、Acp為低分子量多環(huán)芳烴主要來源于原油和石油制品泄漏等石油來源[8,22,26]，因此第1主成分為石油燃燒來源和石油來源的混合來源；第2主成分對總方差的貢獻率為21.9%，Phe、Chr、An、Fl、Flu和BaA在第2主成分上有較高載荷，第2主成分主要是3環(huán)和4環(huán)多環(huán)芳烴，其中Fl、An、Flu、Phe、BaA是煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒的主要成分[21,23-25]，因此第2組主要來源可能是燃燒來源中煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源。

圖5 遼東灣表層沉積物16種多環(huán)芳烴聚類分析譜系Fig. 5 Hierarchical dendrogram of 16 PAHs in surface sediments from Liaodong Bay

圖6 遼東灣表層沉積物16種多環(huán)芳烴主成分載荷Fig. 6 Principal component analysis plots showing variable loading of 16 PAHs in surface sediments in Liaodong Bay

根據(jù)主成分分析結(jié)果，遼東灣表層沉積物中多環(huán)芳烴來源為石油燃燒、煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒和石油來源的混合來源，其中石油燃燒和煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒均為燃燒來源，燃燒來源是主要來源。主成分分析-多元線性回歸分析是判別多環(huán)芳烴在大氣、沉積物和土壤中來源的一個有效方法，不同的多環(huán)芳烴來源與∑PAHs含量在95%置信范圍內(nèi)進行逐步篩選回歸，回歸方程為Z=0.690PC1+0.687PC2，回歸系數(shù)的P值均小于0.05，回歸分析的可決系數(shù)為R2=0.901，根據(jù)主成分分析-多元線性回歸分析，石油來源和石油燃燒來源的混合來源占多環(huán)芳烴來源的50.1%，煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源占多環(huán)芳烴來源的49.9%。

2.4 異構(gòu)體比值法

異構(gòu)體比值法是用于辨別沉積物中PAHs來源最簡單常用的方法[8]，BaA/(BaA+Chr)、Flu/(Flu+Pyr)、InP/(InP+BgP)均是常用的異構(gòu)體比值。2014年遼東灣表層沉積物中Flu/(Flu+Pyr)范圍為0.45～0.59，其中遼東灣北部站位(第1類)表層沉積物中PAHs主要為燃燒來源中石油燃燒來源和煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源，遼東灣西南部站位(第2類)PAHs的主要來源為燃燒來源中煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源；根據(jù)InP/(InP+BgP)，2014年遼東灣表層沉積物中InP/(InP+BgP)范圍為0.21～0.69，遼東灣海域主要是石油燃燒來源和煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源；2014年遼東灣表層沉積物中BaA/(BaA+Chr)范圍為0.21～0.69，其中，遼東灣北部站位(第1類)的10號和13號站位為石油來源，10號和13號站位主要位于遼東灣中部海域；遼東灣西南部站位(第2類)沉積物均為石油來源和燃燒來源的混合來源。異構(gòu)體比值來源分析結(jié)果與聚類分析和主成分分析相類似，遼東灣表層沉積物中PAHs來源主要來源于石油來源和燃燒來源的混合來源，燃燒來源是主要來源，包括石油燃燒來源和煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒來源(圖7)，其中遼東灣北部站位可能受到石油來源的影響。

遼東灣表層沉積物樣品中BaA/(BaA+Chr)、Flu/(Flu+Pyr)、InP/(InP+BgP)之間具有較弱的相關(guān)性，相關(guān)性分析結(jié)果表明異構(gòu)體比值判斷主要來源具有不確定性，不同的異構(gòu)體比值具有不同的來源分析結(jié)果。因此，異構(gòu)體比值法不能準確地判斷污染源。參數(shù)PP可以用來區(qū)分判定燃燒來源和石油來源[27]。

PPi=(異構(gòu)體比值-M)/M

(1)

PP=∑PPi

(2)

其中，M是標準值，M(BaA/(BaA+Chr))=0.2，M(Flu/(Flu+Pyr))=0.4，M(InP/(InP+BgP))=0.2，本研究中PP計算方法為：

PP=[BaA/(BaA+Chr)-0.2]/0.2+[InP/(InP+BgP)-0.2]/0.2+[Flu/(Flu+Pyr)-0.4]/0.4

當PP>0，PAHs主要來源是燃燒來源；當PP<0，PAHs主要來源是石油來源。遼東灣表層沉積物中PAHs的PP值范圍為0.38～2.96，平均值為2.03，PP值均大于0，表明遼東灣表層沉積物中PAHs主要來源為燃燒來源。

圖7 多環(huán)芳烴異構(gòu)體比值分布圖Fig. 7 PAH cross-correlations for the ratios of each cluster sample sites

3 討論(Discussion)

3.1 遼東灣表層沉積物多環(huán)芳烴污染水平

與國內(nèi)外不同研究區(qū)域的沉積物中ΣPAHs含量相比(表2)，遼東灣表層沉積物中ΣPAHs含量遠低于韓國西海岸[28]、埃及地中海[29]和美國舊金山灣[30]，與國內(nèi)的萊州灣[31]、雷州灣[32]水平相當，略低于遼東灣歷史[33]的研究結(jié)果。根據(jù)Baumard等[34]將ΣPAHs污染水平分為4類：低度污染為0～100 ng·g-1，中度污染為100～1 000 ng·g-1，高度污染為1 000～5 000 ng·g-1，極高污染為> 5 000 ng·g-1。2014年遼東灣表層沉積物中ΣPAHs含量范圍均屬于低度～中度污染水平，其中聚類分析第1類遼東灣北部站位表層沉積物中ΣPAHs含量范圍為(88.5～116.5) ng·g-1，屬于低度～中度污染水平，第2類遼東灣西南部站位表層沉積物中ΣPAHs含量范圍為132.7～199.3 ng·g-1，屬于中度污染水平，遼東灣西南部海域PAHs污染水平略高于遼東灣北部海域。

遼東灣西南部海域PAHs含量和污染水平較高可能與該區(qū)域的海上開發(fā)活動有關(guān)，西南部海域是海上石油平臺的密集區(qū)，該區(qū)域有綏中36-1、旅大油田、錦州25-1等多個石油平臺分布[35]，同時遼東灣是我國重要的魚蝦產(chǎn)卵場、索餌場和洄游通道，高強度的海上捕撈作業(yè)和海上運輸船只產(chǎn)生的大量燃油廢氣排放也會對該海域PAHs產(chǎn)生影響，而遼東灣西南部位于渤海的中心區(qū)域，受到海上運輸和海上捕撈的影響相對較大，這些原因均可能是遼東灣西南部海域PAHs高值區(qū)的主要原因。遼東灣北部沉積物中低分子量多環(huán)芳烴的比例高于遼東灣西南部海域，遼東灣北部海域同時受到了海上開發(fā)活動、河流徑流和陸源排污的影響，遼東灣北部海域匯入了大遼河、遼河、大凌河、小凌河等多條入海河流，同時遼河油田等石油開發(fā)工程也在其附近分布，可能會對沉積物中多環(huán)芳烴組成產(chǎn)生影響，低分子量多環(huán)芳烴主要是受到石油來源和河流徑流的影響較大[8,13,33]，因此，除了海上石油開發(fā)以外，河流徑流和陸源排污可能是引起遼東灣北部沉積物中低分子量多環(huán)芳烴比例略高的原因。

3.2 基于不同統(tǒng)計方法的多環(huán)芳烴來源探討

聚類分析、主成分分析和異構(gòu)體比值3種統(tǒng)計方法均對遼東灣表層沉積物中PAHs來源進行了評估，3種統(tǒng)計方法均從不同角度分析了沉積物中PAHs來源，并且得出相似的結(jié)論，分析結(jié)果表明：遼東灣沉積物中PAHs來源有石油燃燒、煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒和石油來源，其中燃燒來源(石油燃燒和煤炭、木材等生物質(zhì)燃燒)是主要來源，對PAHs貢獻比例最大，從3種統(tǒng)計方法中均發(fā)現(xiàn)遼東灣沉積物中PAHs來源存在石油來源，石油來源主要源于原油和石油制品泄漏等，由于遼東灣石油開發(fā)開采活動頻繁，海域分布了眾多的石油平臺，很可能引入石油來源，而且近些年來遼東灣也發(fā)生多起海上溢油事故，大量的原油進入遼東灣海域，可能對遼東灣海洋沉積物中PAHs產(chǎn)生影響，因此，遼東灣海域具有存在石油來源的可能性。

表2 不同地區(qū)沉積物中PAHs含量比較(ng·g-1)Table 2 Comparison of PAHs concentrations in sediments at different locations (ng·g-1)

致謝：感謝國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心馬新東研究員在樣品分析測試過程中提供的幫助，感謝兩位審稿專家對文章給出的寶貴意見。

[1] Douben P E T. Chapter 2. The Sources, Transport, and Fate of PAHs in the Marine Environment [M]. John Wiley & Sons, Ltd, 2003: 7-33

[2] 劉憲斌, 楊文曉, 田勝艷, 等. 曹妃甸和黃驊港近岸海域表層水體中PAHs的分布、來源及風險評價[J]. 生態(tài)毒理學報, 2016, 11(2): 742-748

Liu X B, Yang W X, Tian S Y, et al. Distribution, source and ecological risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface water from the Caofeidian and Huanghuagang, China [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 742-748 (in Chinese)

[3] 黃亮, 張經(jīng), 吳瑩. 長江流域表層沉積物中多環(huán)芳烴分布特征及來源解析[J]. 生態(tài)毒理學報, 2016, 11(2): 566-572

Huang L, Zhang J, Wu Y. Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface sediments from the Yangtze River [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 566-572 (in Chinese)

[4] Keith L, Telliard W. ES&T Special Report: Priority pollutants: I-a perspective view [J]. Environmental Science & Technology, 1979, 13(4): 416-423

[6] Li Y H, Li P, Ma W D, et al. Spatial and temporal distribution and risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface seawater from the Haikou Bay, China [J]. Marine Pollution Bulletin, 2015, 92(1-2): 244-251

[7] Lima A L C, Farrington J W, Reddy C M. Combustion-derived polycyclic aromatic hydrocarbons in the environment-A Review [J]. Environmental Forensics, 2005, 6(2): 109-131

[8] Yunker M B, Macdonald R W, Vingarzan R, et al. PAHs in the Fraser River basin: A critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition [J]. Organic Geochemistry, 2002, 33(4): 489-515

[9] Fernandes M B, Sicre M A, Boireau A, et al. Polyaromatic hydrocarbon (PAH) distributions in the Seine River and its estuary [J]. Marine Pollution Bulletin, 1997, 34(11): 857-867

[10] Liu L Y, Wang J Z, Wei G L, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in continental shelf sediment of China: Implications for anthropogenic influences on coastal marine environment [J]. Environmental Pollution, 2012, 167: 155-162

[11] Hu N J, Huang P, Liu J H, et al. Characterization and source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sediments in the Yellow River Estuary, China [J]. Environmental Earth Sciences, 2014, 71(2): 873-883

[12] Qian X, Liang B, Fu W, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments from the intertidal zone of Bohai Bay, Northeast China: Spatial distribution, composition, sources and ecological risk assessment [J]. Marine Pollution Bulletin, 2016, 112(1-2): 349-358

[13] Zhang A G, Zhao S L, Wang L L, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in seawater and sediments from the northern Liaodong Bay, China [J]. Marine Pollution Bulletin, 2016, 113: 592-599

[14] Zhang D L, Liu J Q, Jiang X J, et al. Distribution, sources and ecological risk assessment of PAHs in surface sediments from the Luan River Estuary, China [J]. Marine Pollution Bulletin, 2015, 102(1): 223-229

[15] 何寶林, 劉國賢. 遼東灣北部淺海區(qū)現(xiàn)代沉積特征[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 1991, 11(2): 7-15

He B L, Liu G X. Modern sedimentation features of north shallow region of the Liaodong Bay [J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 1991, 11(2): 7-15 (in Chinese)

[16] 徐東浩. 遼東灣海域現(xiàn)代沉積特征及物源分析[D]. 長春: 吉林大學, 2012: 2-10

Xu D H. The modern sedimentary characteristics and provenance analysis of the Liaodong Bay [D]. Changchun: Jinlin University, 2012: 2-10 (in Chinese)

[17] 宋云香, 戰(zhàn)秀文, 王玉廣. 遼東灣北部河口區(qū)現(xiàn)代沉積特征[J]. 海洋學報, 1997, 19(5): 145-149

[18] 楊松林, 劉國賢, 杜瑞芝, 等. 用210Pb年代學方法對遼東灣現(xiàn)代沉積速率的研究[J]. 沉積學報, 1993, 11(1): 128-135

Yang S L, Liu G X, Du R Z, et al. Study on the modern sedimentation rate through210Pb age dating, Liaodong Bay [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1993, 11(1): 128-135 (in Chinese)

[19] 張子鵬. 遼東灣北部現(xiàn)代沉積作用研究[D]. 青島: 中國海洋大學, 2013: 103-117

Zhang Z P. Study on northern Liaodong Bay modern deposition [D]. Qingdao: Ocean University of China, 2013: 103-117 (in Chinese)

[20] 國家海洋局. HY/T 147.2—2013 海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程. 第2部分 沉積物 [S]. 北京: 中國標準出版社, 2013

[21] Harrison R M, Smith D J T, Luhana L. Source apportionment of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons collected from an urban location in Birmingham, U.K [J]. Environmental Science Technology, 1996, 30(3): 825-832

[22] Larsen R K, Baker J E. Source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbons in the urban atmosphere: A comparison of three methods [J]. Environmental Science & Technology, 2003, 37(9): 1873-1881

[23] Guo H, Lee S C, Ho K F, et al. Particle-associated polycyclic aromatic hydrocarbons in urban air of Hong Kong [J]. Atmospheric Environment, 2003, 37(38): 5307-5317

[24] Duval M M, Friedlander S K. Source resolution of polycyclic aromatic hydrocarbons in the Los Angeles atmosphere: Application of a chemical species balance method with first order chemical decay. Final report Jan-Dec 80[R]. Los Angeles: California University, 1981

[25] Zuo Q, Duan Y H, Yang Y, et al. Source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface soil in Tianjin, China [J]. Environmental Pollution, 2007, 147(2): 303-310

[26] Dobbins R A, Fletcher R A, Benner B A, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in flames, in diesel fuels, and in diesel emissions [J]. Combustion & Flame, 2006, 144(4): 773-781

[27] Zhu L Z, Cai X F, Wang J. PAHs in aquatic sediment in Hangzhou, China: Analytical methods, pollution pattern, risk assessment and sources [J]. Journal of Environmental Science, 2005, 17(5): 748-755

[28] Cho J Y, Son J G, Park B J, et al. Distribution and pollution sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in reclaimed tidelands and tidelands of the western sea coast of South Korea [J]. Environmental Monitoring & Assessment, 2009, 149(1-4): 385-393

[29] Barakat A O, Mostafa A, Wade T L, et al. Distribution and characteristics of PAHs in sediments from the Mediterranean coastal environment of Egypt [J]. Marine Pollution Bulletin, 2011, 62(9): 1969-1978

[30] Nilsen E B, Rosenbauer R J, Fuller C C, et al. Sedimentary organic biomarkers suggest detrimental effects of PAHs on estuarine microbial biomass during the 20th century in San Francisco Bay, CA, USA [J]. Chemosphere, 2015, 119: 961-970

[31] Hu N J, Shi X F, Huang P, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in surface sediments of Laizhou Bay, Bohai Sea, China [J]. Environmental Earth Sciences, 2011, 63(1): 121-133

[32] Huang W X, Wang Z Y, Yan W. Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sediments from Zhanjiang Bay and Leizhou Bay, South China [J]. Marine Pollution Bulletin, 2012, 64(9): 1962-1969

[33] Hu N J, Shi X F, Huang P, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments of Liaodong Bay, Bohai Sea, China [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2011, 18(2): 163-172

[34] Baumard P, Hélène B, Philippe G. Polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments and mussels of the western Mediterranean sea [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1998, 17(5): 765-776

[35] 張玉鳳, 吳金浩, 李楠, 等. 渤海北部表層沉積物中多環(huán)芳烴分布與來源分析[J]. 海洋環(huán)境科學, 2016, 35(1): 88-94

Zhang Y F, Wu J H, Li N, et al. Distribution and source identification of polycyclic aromatic hydrocarbon of surface sediments from the North Bohai Sea [J]. Marine Environmental Science, 2016, 35(1): 88-94 (in Chinese)

◆

SourceIdentificationofPolycyclicAromaticHydrocarbonofSurfaceSedimentsfromLiaodongBayBasedonStatisticalAnalysis

Zhang Yufeng1,2,3, Song Yonggang1,2, Liu Chuantao4, Yang Meng5, Tian Jin1,2, Yu Caifen1,2, Yang Shuang1,2, Wu Jinhao1,2,*

1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute, Dalian 116023, China2. Liaoning Ocean Environment Monitoring Station, Dalian 116023, China3. College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China4. College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China5. Dalian Environmental Monitoring Center, Dalian 116023, China

10.7524/AJE.1673-5897.20170113005

2017-01-13錄用日期2017-03-20

1673-5897(2017)3-611-09

X171.5

A

吳金浩(1982—)，男，副研究員，主要研究方向為海洋環(huán)境化學，發(fā)表學術(shù)論文20余篇。

遼寧省自然科學基金項目(201602409)；海洋公益性行業(yè)科研專項(201505019)；遼寧省海洋與漁業(yè)科研項目(201416)；遼寧省國家大型儀器設(shè)備共享服務能力建設(shè)補貼項目(2016)

張玉鳳(1982-)，女，助理研究員，博士在讀研究生，研究方向為海洋環(huán)境化學與生態(tài)學，E-mail: yufeng-09@163.com；

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: jinhaow@126.com

張玉鳳, 宋永剛, 劉傳濤, 等. 基于統(tǒng)計方法的遼東灣沉積物中多環(huán)芳烴來源特征分析[J]. 生態(tài)毒理學報，2017, 12(3): 611-619

Zhang Y F, Song Y G, Liu C T, et al. Source identification of polycyclic aromatic hydrocarbon of surface sediments from Liaodong Bay based on statistical analysis [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2017, 12(3): 611-619 (in Chinese)