胶州湾水域有机农药六六六的分布及环境本底值*

杨东方，白红妍，张饮江，常彦祥，曲宪成

(1.上海海洋大学生命学院 上海 201306;2.国家海洋局北海环境监测中心 青岛 266033;3.温州医科大学信息与工程学院 温州 325035)

持久性有机污染物六六六 (HCH)是亲脂憎水性化合物，具有低水溶性、高脂溶性特征，在环境中不易降解，且具有潜在的高毒性、致癌性及致畸致诱变作用等特点。HCH在水体中通过食物链逐级浓缩，营养级越高积累的倍数也愈大，能够在脂肪组织中发生生物蓄积［1－4］。而且引起代谢缓慢，且可在食物链中蓄积并逐级放大，影响人类的身体健康和生活环境。我国于1983年禁止使用HCH，由于HCH经过了陆地迁移过程、水域迁移过程和沉降过程［5－19］，那么禁用以后，水体中的HCH的分布和含量是否依然存在，HCH环境本底值结构是如何，这需要进行认真的研究和探讨。

本文根据1988年胶州湾的调查资料，分析HCH在胶州湾海域的来源、分布以及迁移状况，研究胶州湾水体HCH的环境本底值结构，计算得到胶州湾水域HCH的基础本底值、陆地径流的输入量和环境本底值，揭示了HCH从陆地到海底的过程要经过漫长的时间，虽然HCH含量已经变化得越来越低，可是HCH含量却一直存在着，这为防止HCH对人类身体和生活环境造成威胁和危害的研究提供了理论依据。

1 调查水域、材料与方法

1.1 胶州湾自然环境

胶州湾地理位置为 120°04'E－120°23'E，35°58'N－36°18'N之间，在山东半岛南部，面积约为446 km2，平均水深约7 m，是一个典型的半封闭型海湾。在胶州湾西北和西部的入海河流有大沽河和洋河。沿青岛市区的近岸，有海泊河、李村河、娄山河等河流。在胶州湾位于西部、北部地区有即墨盆地和胶莱平原，这是胶州湾地区的主要农业区。

1.2 材料与方法

本研究所使用的1988年4月、7月和10月胶州湾水体HCH的调查资料由国家海洋局北海环境监测中心提供。在4月和7月，在胶州湾水域设13个站位取水样，分别为31、32、33、34、35、36、84、85、86、87、88、89 和 90站;在10月，在胶州湾水域设6个站位取水样，分别为84、85、86、87、88和89站 (图 1)。分别于1988年4月、7月和10月进行3次取样，根据水深取水样 (水深大于10 m时取表层和底层，水深小于10 m时只取表层)，现场过滤，装入聚乙烯瓶中保存，放入冰桶带回实验室冷冻保存。用气相色谱分析测定，这个方法与古堂秀等［4］所研究的方法是一致的。

图1 胶州湾调查站位

表1 4月、7月和10月的胶州湾表层水质

2 结果

2.1 含量大小

在胶州湾整个水域，HCH含量在4月、7月和10月都非常低，其含量范围为:0.018 8～0.209 5μg/L。这表明在4月、7月和10月，在整个胶州湾表层水域，水质在HCH含量方面符合国家一类海水水质标准 (1.00μg/L) (表1)。由于HCH含量在胶州湾整个水域都远远小于0.100 0μg/L，说明在HCH含量方面，在胶州湾整个水域，水质更加清洁。

2.2 水平分布

在4月，在胶州湾水域，水体中表层HCH的水平分布状况是表层HCH含量的等值线 (图2)，展示了在楼山河、李村河和海泊河之间的近岸水域，有一个相对高值区域，其HCH含量大于0.170 9μg/L。而且在楼山河的河口以及东北部近岸水域，形成了一系列不同梯度的平行线，其含量大小由东北部的近岸向南部的湾口方向递减，从0.209 5μg/L降低到0.022 4μg/L(图2)。并且在海泊河的河口近岸水域，还有一个小的扰动，展示了海泊河有一定HCH含量0.174 0μg/L的输送。

图2 4月表层HCH质量浓度的分布 (μg/L)

在7月，在胶州湾水域，水体中表层HCH含量的等值线，展示了以海泊河入海口处为中心，形成了一系列不同梯度的半个同心圆，HCH含量从中心相对较高含量0.068 0μg/L沿梯度降低到0.029 6μg/L(图3)。

在10月，在胶州湾水域，水体中表层HCH的水平分布状况是表层HCH含量的等值线 (图4)，展示了以海泊河入海口处为中心，形成了一系列不同梯度的半个同心圆，HCH含量从中心相对较高含量0.114 4μg/L沿梯度降低到0.018 8 μg/L。

在4月、7月和10月，在胶州湾水域，HCH的含量是非常低的，而形成相对较高的中心主要是受到河流和地表径流的微量输送，也是对胶州湾水域的轻微扰动。

在胶州湾的湾口水域，分为湾口内、湾口和湾口外。在4月和7月，底层HCH的含量大小形成了一系列不同的梯度，由湾口内向湾口方向递减，在4月，从0.048 8μg/L降低到0.020 9μg/L(图5);在7月，从0.038 0μg/L降低到0.033 1μg/L(图6)。

在4月和7月，在胶州湾的湾口水体中，底层HCH的含量范围为:0.020 9～0.048 8μg/L。

图3 7月表层HCH质量浓度的分布 (μg/L)

图4 10月表层HCH质量浓度的分布 (μg/L)

2.3 垂直分布

在胶州湾湾口水域，在站位33、34、35、84、85和90进行了HCH的表、底层的调查。

在4月，除了站位90外，HCH表层含量都低于其对应的底层，HCH的表、底层含量值绝对相差－0.010 8～0.001 5μg/L，其相差范围为0～0.012 3μg/L，只有站位90的绝对相差值为正，其余站位的绝对相差值都为负。在7月，除了站位85外，HCH表层含量都低于其对应的底层，HCH的表、底层含量值绝对相差 －0.001 4～0.000 9μg/L，其相差范围为0～0.002 3μg/L，只有站位85的绝对相差值为正，其余站位的绝对相差值都为负。

在4月和7月，在胶州湾的湾口水体中，表层HCH的水平分布由湾口内向湾口和湾口外方向递减，而底层HCH的水平分布也是由湾口内向湾口和湾口外方向递减，HCH的表、底层水平分布和变化趋势一致。

因此，在4月和7月，从湾口内、湾口到湾口外，HCH表层含量几乎都是低于其对应的底层。而且HCH的表、底层含量都很接近，7月的HCH的表、底层含量要比4月的更接近。同时，HCH的表、底层水平分布和变化趋势一致。

图5 4月底层HCH质量浓度的分布 (μg/L)

图6 7月底层HCH质量浓度的分布 (μg/L)

2.4 季节分布

胶州湾水域的水体中，在4月，水体中HCH的表层含量0.022 4～0.209 5μg/L;在7月，水体中HCH的表层含量0.029 6～0.068 0μg/L;在10月，水体中HCH的表层含量0.018 8～0.114 4μg/L。在一年的变化中，HCH表层含量在4月有最高值，而在10月有最低值。因此，在4月、7月和10月，水体中HCH的表层含量范围都非常接近，水体中HCH的季节分布已经没有了。

3 讨论

3.1 水质

在整个胶州湾水域，HCH含量在4月、7月和10月都非常低0.018 8～0.209 5μg/L。不仅胶州湾整体水域HCH含量都符合一类海水水质标准 (1.00μg/L)，而且，HCH含量在整个胶州湾水域都小于 0.300μg/L。这与 1985年［10］、1986 年［11］、1987 年［12］在 HCH 含量方面的海水水质一样，完全优于国家一类海水水质标准。在整个胶州湾水域，水质在HCH含量方面都非常清洁。随着HCH的含量非常低，小于0.300μg/L，在海洋具有均匀性［10］的作用下，水体中HCH的表层含量已经没有季节变化了，这与 1985 年［10］、1986 年［11］、1987 年［12］的研究结果一样。这样，在4月、7月和10月，水体中HCH的表层含量范围都非常接近，HCH的季节分布在水体中已经没有了。

3.2 来源

在4月，在胶州湾水域，表层HCH含量的等值线 (图4)在楼山河的河口以及东北部近岸水域，形成了一系列不同梯度的平行线，其含量大小由东北部的近岸向南部的湾口方向递减，这与1983年～1987年的水体中表层HCH含量的变化相一致［8－12］。同时，在海泊河的河口近岸水域，有HCH含量输送的扰动。因此，河流和地表径流将HCH输入到近岸水域，其含量非常低。

在7月和10月，在胶州湾水域，水体中表层HCH含量的等值线，展示了以海泊河入海口处为中心，形成了一系列不同梯度的半个同心圆，其含量大小由海泊河入海口的近岸向南部的湾口方向递减。可见，由于水体中表层HCH含量非常小，有河流的输入在水体中稍微有扰动，就有水平分布的明显变化。因此，HCH通过河流输入近岸水域的，其含量非常低。

3.3 陆地迁移

在胶州湾东北部沿岸水域，表层HCH的含量由东北部近岸向南部湾口方向递减，等值线形成了一系列不同梯度的平行线。或者在东部的近岸，形成了一系列不同梯度的半圆等值线，其含量大小由东部的近岸向外部方向递减。前者表示河流与地表径流直接输入近岸水域，后者表示河流输入。因此，HCH来源是面来源，而且来源于陆地。

我国于1983年开始禁用HCH，胶州湾水域HCH的含量仅仅是来自土壤中残留的HCH，陆地HCH残留量在大幅减少［9］。1988年输入胶州湾海域水体中的HCH含量很低，这个结果与1983年 ～1987年的变化［8－12］是一致的。从1979年到1984年，通过胶州湾沿岸水域HCH含量变化，证明了HCH的陆地迁移过程［5－9］:向近岸水域输入HCH的含量是随着地表径流的大小而变化，也就是随着雨量的大小而变化。而且，在胶州湾水域，HCH的含量有季节变化。可是，在1988年，HCH表层含量在4月的最高值0.209 5μg/L是一年中的最高值，在7月的最高值0.068 0μg/L甚至比11月的最高值0.114 4 μg/L都低。4月是雨季还没有开始的月份，而7月是雨季正是旺盛的月份，11月是雨季结束的月份，HCH表层含量的变化表明，没有雨季时，HCH表层含量是一年中的最高，而雨季旺盛时，HCH表层含量却不是一年中的最高，甚至低于雨季的结束时。因此，从1985年到1987年，在整个胶州湾水域，HCH含量一年中都低于0.300μg/L，得到结果:水体中HCH含量的季节变化已经没有了。这表明随着陆地HCH残留量的衰减很快，胶州湾海域水体中的HCH含量也逐年降低。在胶州湾周围，雨量、地表径流和河流的大小变化对胶州湾水域HCH含量变化没有重要影响。

3.4 水域迁移

在胶州湾湾口水域，在4月、7月和10月，HCH的表、底层含量都相近。这个结果与1979～1987年 (缺少1980年)的数据分析结果［5－12］是一样的;在4月、7月和10月，胶州湾的湾口水域，表层含量与其对应的底层含量变化一致，而且水体中表、底层HCH的水平分布一致 (图2－6)。这个结果与1979～1985年(缺少1980年)的数据分析结果是一样的［5－10］。而与1986年和1987年的数据分析结果不是一样的［11－12］。于是，产生这个差别的原因，作者认为:在作者提出的 HCH 水域迁移过程［6，7］中，当整个海湾的HCH含量最大值大于0.100μg/L时，表、底层HCH的含量变化一致和表、底层的水平分布一致［11－12］。当整个海湾的HCH含量最大值小于0.100μg/L时，表、底层HCH的含量变化不一致和表、底层的水平分布也不一致［11－12］。同时，不论海湾的HCH含量最大值是如何的小，HCH的表、底层含量相近的结果是不会变化的。

3.5 环境本底值的结构

根据杨东方提出的重金属在水域的环境本底值结构［20，21］，建立了重金属环境本底值的结构模型:

其中，B:基础本底值 (the basic background value)表示此水域本身所具有的重金属含量，L:陆地径流的输入量 (the input amount in runoff)表示通过陆地径流输入此水域的重金属含量，M:海洋水流的输入量 (the input amount inmarine current)表示通过海洋水流输入此水域的重金属含量，H:重金属在此水域的环境本底值 (the environmental background value)。

将此模型应用到六六六 (HCH)环境本底值的结构上，于是有，B:基础本底值表示此水域本身所具有的HCH含量，L:陆地径流的输入量表示通过陆地径流输入此水域的HCH含量，M:海洋水流的输入量表示通过海洋水流输入此水域的HCH含量，H:HCH在此水域的环境本底值。

由于HCH是人工合成的，在自然界是不存在的，这样，胶州湾水域HCH的含量仅仅是来自土壤中残留的HCH。在胶州湾水域，只有河流和地表径流将HCH输入到近岸水域，其含量非常低。因此，海洋水流向胶州湾水域的HCH输入量为0.000μg/L。当没有河流和地表径流时，在胶州湾水域，HCH的含量达到最低值0.018 8μg/L，于是，HCH含量的基础本底值为0.018 8μg/L。当有河流和地表径流时，在胶州湾水域，HCH的含量达到最高值0.209 5μg/L。于是，陆地径流的HCH输入量为0.209 5－0.018 8=0.190 7(μg/L)。

通过环境本底值的结构模型，计算得到HCH在胶州湾水域的环境本底值。胶州湾水域HCH的基础本底值为0.018 8μg/L，胶州湾水域HCH的陆地径流输入量为0.00～0.190 7μg/L，海流输入的 HCH含量为0.000μg/L，于是，胶州湾水域HCH的环境本底值为0.018 8～0.209 5μg/L。

通过胶州湾水体HCH的环境本底值结构，明确了胶州湾水域HCH的基础本底值、陆地径流的输入量和环境本底值。虽然在1983年我国开始禁用了HCH，可是一直到了1988年，胶州湾水域HCH的基础本底值表明在胶州湾水体中，HCH是一直存在的。而且，胶州湾水域HCH的陆地径流输入量也是存在的，当然含量已经非常的低。HCH经过了陆地迁移过程、水域迁移过程和沉降过程［5－19］，沉降到海底，使得陆地和水体的HCH含量很低［12］。HCH的环境本底值结构揭示了HCH从陆地到海底的过程要经过漫长的时间，虽然HCH含量已经变化得越来越低，可是HCH含量却一直存在着。由于浮游植物、浮游动物和鱼类等沿着食物链将水体的HCH在不断地富集，那么HCH沿着食物链一直在迁移，时刻对人类身体和生活环境造成威胁和危害。

4 结论

根据1988年4月、7月和10月的胶州湾水域调查资料，分析有机农药HCH在胶州湾水域的分布、来源和季节变化。研究结果表明:

(1)在4月、7月和10月，HCH含量在这一年中都小于0.300μg/L，在整个胶州湾水域都非常低。在胶州湾水域HCH含量都优于国家一类海水水质标准，水质在HCH含量方面更加清洁。水体中HCH已经没有季节的变化了，胶州湾水域HCH含量变化几乎没有受到胶州湾周围，雨量、地表径流和河流的大小变化的影响。

(2)在4月、7月和10月，HCH的水平分布表明:胶州湾水体中的HCH既有地表径流直接输入又有河流输入，HCH来源是面来源，而且来源于陆地。在4月和7月，HCH的垂直分布表明:HCH的表、底层含量相接近。而且HCH表层含量几乎都是低于其对应的底层，同时，水体中表层与底层HCH的水平分布趋势一致。

(3)在HCH水域迁移过程中，当整个海湾的HCH含量最大值大于0.100μg/L时，表、底层HCH的含量变化一致，表、底层的水平分布一致。当整个海湾的HCH含量最大值小于0.100μg/L时，表、底层HCH的含量变化不一致，表、底层的水平分布也不一致。同时，不论海湾的HCH含量最大值是如何的小，HCH的表、底层含量相近的结果是不会变化的。

(4)通过环境本底值的结构模型，计算得到胶州湾水域HCH的基础本底值为0.018 8μg/L，胶州湾水域HCH的陆地径流输入量为0.00～0.190 7μg/L，海流输入的HCH含量为0.000μg/L，于是，胶州湾水域HCH的环境本底值为0.018 8～0.209 5μg/L。揭示了HCH从陆地到海底的过程要经过漫长的时间，虽然HCH含量已经变化得越来越低，可是HCH含量却一直存在着。

HCH从陆地到海底一直存在于水体中，可以随时沿着食物链在迁移和富集，时刻对人类身体和生活环境造成威胁和危害。人类合成的自然界无法降解的物质六六六 (HCH)，不仅危害了自然界其他生命，包括植物和动物，最后也危害了人类自己。随着陆地迁移过程、水域迁移过程和沉降过程，不断地把六六六 (HCH)这种物质从陆地迁移到大海，最终，将这种物质深埋于海底。

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