南极菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质中
多氯联苯浓度水平数据集

葛林科1*，王艳洁1，高  会1，张  蓬1，张  洁2，李瑞婧1，
陆紫皓1，刘  星1，那广水1

1. 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室，大连 116023；
2. 中国极地研究中心，上海 200136

摘  要：通过样品采集、分析和验证，建立了南极菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质中多氯联苯（PCBs）的浓度水平数据集。该数据集包括中国南极长城站和中山站附近大气、海水、雪、湖水和沉积物、土壤、企鹅粪便、植物和潮间带生物等123份样品中27种PCBs的浓度数据。数据集由2个.xlsx文件组成，数据量为93 KB。与以往资料相比，该数据集提供了更多关于南极PCBs的基础数据，有助于较好地理解多氯联苯的长距离迁移及其在极地的分布。

关键词：多氯联苯；南极；菲尔德斯半岛；协和半岛；多介质

DOI: 10.3974/geodp.2017.02.08

 

1  前言

持久性有机污染物（POPs）是环境中普遍存在的污染物，具有毒性、生物富集性和半挥发性，能通过“全球分馏”效应向南北极远距离传输[1–3]。其中，多氯联苯（PCBs）是一类典型的POPs，曾用于变压器和电容器。由于持久性和潜在毒性，PCBs已遭到国际禁用，但环境中仍普遍存在PCBs污染，从而需要理解其区域性和全球性的分布状况，特别是在极区的存在情况。目前，已有许多国家及北极地区报道了其环境多介质中PCBs的浓度水平[4–6]，但南极地区PCBs的相关存在状况还很不清晰。

南极是全球POPs长距离传输的重要的汇，又是对全球气候环境变化响应最为显著和敏感的地区之一，因此南极是评估POPs污染物（如PCBs）持久性和长距离迁移性的理想区域。近年来，PCBs在东南极大气[7–9]、冰雪[1]、鱼体[10]中不断被检出。Baek等人[7]监测了南极King George岛大气中的PCBs，发现轻组份的PCBs占优势。Li等[8–9]发现King George岛中国长城站附近大气中PCBs水平较低，并主要以四氯、三氯和二氯的多氯联苯为主。前人这些工作表明PCBs通过长距离传输，对极区造成了污染。然而，除大气外，其他环境介质（如冰雪、土壤、海水、沉积物和海洋生物）中PCBs的浓度水平和分布特征还不清楚。并且，在其他极区，如东南极协和半岛，有必要揭示其中PCBs的多介质存在情况。

针对南极菲尔德斯半岛中国长城站与协和半岛中山站的附近区域，作者研发了其环境多介质中27种PCBs的浓度数据[11]。由于所采集的环境多介质涉及大气、海水、冰雪、湖水、沉积物、土壤、企鹅粪土、植被、潮间带生物等，样品较为丰富，因此这是首次全面研发的南极PCBs浓度数据。

2  数据集元数据简介

Antarctic­PCBLevels的数据集名称、作者、地理区域、数据年代、空间分辨率、数据集组成、数据出版与共享服务平台、数据共享政策等信息见表1。

表1  AntarcticPCBLevels元数据简表

条  目

描  述

数据集名称

南极菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质中多氯联苯浓度水平数据集

数据集短名

AntarcticPCBLevels

作者信息

葛林科A-3185-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室, lkge@nmemc.org.cn

王艳洁A-4111-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室, yjwang@nmemc.org.cn

高会A-3207-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室, hgao@nmemc.org.cn

张蓬A-4102-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室,  pzhang@nmemc.org.cn

张洁L-4784-2016, 中国极地研究中心, zhangjie@pric.org.cn

李瑞婧A-3183-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室, liruijing158@163.com

陆紫皓K-8964-2015, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室,  luzihao1990209@outlook.com

刘星A-3578-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室, xliu@nmemc.org.cn

那广水A-3185-2017, 国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室,  gsna@nmemc.org.cn

地理区域

地理范围：62°9¢30²S-62°13¢50²S, 59°0¢53²W-58°54¢6²W, 以及69°22¢11²S-69°24¢33²S, 76°15¢54²E-76°23¢51²E。覆盖南极菲尔德斯半岛中国长城站与协和半岛中山站的附近区域

数据年代

2013-2014年

空间分辨率

1 km

数据格式

.xlsx                          数据量   93 KB

数据集组成

数据集包括2个数据文件：1. AntarcticPCBLevels_1.xlsx是南极菲尔德斯半岛环境多介质中多氯联苯浓度水平数据，数据量42 KB；2. AntarcticPCBLevels_2.xlsx是南极协和半岛环境多介质中多氯联苯浓度水平数据，数据量51 KB

基金项目

国家自然科学基金（21377032）；国家海洋局（CHINARE 2014-02-01, 2014-03-04, 2014-04-01, 2014-04-03, 20120320, 201105013, KP201208）

出版与共享服务平台

全球变化科学研究数据出版系统 http://www.geodoi.ac.cn

地址

北京市朝阳区大屯路甲11号100101，中国科学院地理科学与资源研究所

数据共享政策

全球变化科学研究数据出版系统的“数据”包括元数据（中英文）、实体数据（中英文）和通过《全球变化数据学报》（中英文）发表的数据论文。其共享政策如下：（1）“数据”以最便利的方式通过互联网系统免费向全社会开放，用户免费浏览、免费下载；（2）最终用户使用“数据”需要按照引用格式在参考文献或适当的位置标注数据来源；（3）增值服务用户或以任何形式散发和传播（包括通过计算机服务器）“数据”的用户需要与《全球变化数据学报》（中英文）编辑部签署书面协议，获得许可；（4）摘取“数据”中的部分记录创作新数据的作者需要遵循10%引用原则，即从本数据集中摘取的数据记录少于新数据集总记录量的10%，同时需要对摘取的数据记录标注数据来源[12]

3  数据研发方法

在对南极菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质样品采集、分析、验证的基础上，形成了南极PCBs浓度水平数据集。其形成过程请参考发表在Marine Pollution Bulletin上的“Distribution and transfer pattern of Polychlorinated Biphenyls (PCBs) among the selected environmental media of Ny-Alesund, the Arctic: As a case study”[4]。具体方法描述如下：

2013年12月至2014年3月，在南极菲尔德斯半岛中国长城站与协和半岛中山站的附近区域，采集了大气、海水、冰雪、湖水和沉积物、土壤、企鹅粪土、植被及潮间带生物等多介质环境样品。南极菲尔德斯半岛附近采样位置见图1。借助大流量大气采样器，使用玻璃纤维滤膜（GFF）和PUF分别采集了颗粒相和气相PCBs。使用GFF膜和C18膜提取水样颗粒相和液相中的PCBs。

图1  南极菲尔德斯半岛附近采样点地理位置图

 

利用加速溶剂萃取仪（ASE350, Dionex, US），从土壤、沉积物、植被和粪土等固体样品中萃取PCBs。大气和水样采用超声辅助萃取进行处理。使用浓硫酸去除提取样品中的共流出干扰物。样品经净化、浓缩、加标后，分别采用Agilent 7890A GC-ECD和Agilent 7000B GC-MS/ MS进行分析和确认。

 

4  数据结果与验证

4.1  数据结果组成

AntarcticPCBLevels数据集包括两个Excel文件，分别对应菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质中多氯联苯浓度水平。第1个文件“AntarcticPCBLevels_1.xlsx”包括12种环境介质42份样品中27种PCBs的浓度水平。第2个文件“AntarcticPCBLevels_2.xlsx”包括10种介质81份样品中的PCBs浓度。表2总结了PCBs 总量(∑PCBs)的最小、最大和均值。

表2  菲尔德斯半岛与协和半岛PCBs样品数量(n)及浓度最小(min)、最大(max)和均值(mean)

环境介质 (单位)

菲尔德斯半岛

协和半岛

n

min

max

mean

n

min

max

mean

大气气相 (pg/m3)

8

 3.85

16.11

10.13

13

 2.50

38.12

大气颗粒相 (pg/m3)

8

 0.80

 3.12

 1.82

13

 0.53

 7.13

海水水相 (ng/L)

4

 0.26

 0.58

 0.38

–

–

–

海水颗粒相 (ng/L)

4

 0.27

 1.47

 0.69

–

–

–

雪水水相 (ng/L)

1

–

–

 0.47

 6

 0.27

 0.38

雪水颗粒相 (ng/L)

1

–

–

 0.29

 6

 0.08

 0.78

湖水水相 (ng/L)

2

 0.43

 0.95

 0.69

 9

 0.17

 0.69

湖水颗粒相 (ng/L)

2

 0.62

 1.03

 0.83

 9

 0.18

 0.70

湖泊沉积物 (ng/g dw)

2

 4.20

 5.64

 4.92

 3

 2.02

 2.86

土壤 (ng/g dw)

4

 6.78

 9.13

 8.10

10

 1.12

 2.63

粪土 (ng/g dw)

7

10.08

60.03

27.02

–

–

–

植被 (ng/g dw)

2

13.05

15.23

14.14

10

 2.46

 11.10

潮间带生物 (ng/g dw)

‒

–

–

–

 2

28.31

 45.84

 

4.2  数据结果验证

所有采样和分析过程均采用严格的质量控制，如方法空白、基质加标、平行双样等[4]。对PCBs系列物，使用ECD检测器检测，内标法定量，并采用MS/MS进行验证。内标为PCB209，其回收率参见Zhang等人的报道[4]。

5  讨论和总结

AntarcticPCBLevels数据集揭示了南极菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质中PCBs浓度水平，表明在南极大气、水体、沉积物、土壤、粪土、植被和潮间带生物中PCBs污染物普遍存在。该数据集有助于更准确地评估南极环境多介质中PCBs的分布特征和迁移模式。

 

 

作者分工：那广水负责指导数据集设计、采集等工作；葛林科负责数据分析、数据论文撰写等；王艳洁等其他人员负责数据采集、方法研发和数据验证等工作。

 

参考文献

[1]       Vecchiato, M., Argiriadis, E., Zambon, S., et al. Persistent Organic Pollutants (POPs) in Antarctica: Occurrence in continental and coastal surface snow [J]. Microchemical Journal, 2015, 119: 75-82.

[2]       Ma, X. D., Zhang, H. J., Zhou, H. Q., et al. Occurrence and gas/particle partitioning of short- and medium-chain chlorinated paraffins in the atmosphere of Fildes Peninsula of Antarctica [J]. Atmospheric Environment, 2014, 90: 10-15.

[3]       Wang, Z., Na, G. S., Ma, X. D., et al. Occurrence and gas/particle partitioning of PAHs in the atmosphere from the North Pacific to the Arctic Ocean [J]. Atmospheric Environment, 2013, 77: 640-646.

[4]       Zhang, P., Ge, L. K., Gao, H., et al. Distribution and transfer pattern of Polychlorinated Biphenyls (PCBs) among the selected environmental media of Ny-Ålesund, the Arctic: as a case study [J]. Marine Pollution Bulletin, 2014, 89(1/2): 267-275.

[5]       Mahmood, A., Syed, J. H., Malik, R. N., et al. Polychlorinated biphenyls (PCBs) in air, soil, and cereal crops along the two tributaries of River Chenab, Pakistan: Concentrations, distribution, and screening level risk assessment [J]. Science of the Total Environment, 2014, 481: 596-604.

[6]       Zhang, R., Zhang, F., Zhang, T., et al. Historical sediment record and distribution of polychlorinated biphenyls (PCBs) in sediments from tidal flats of Haizhou Bay, China [J]. Marine Pollution Bulletin, 2014, 89(1): 487-493.

[7]       Baek, S. Y., Choi, S. D., Chang, Y. S. Three-year atmospheric monitoring of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls in polar regions and the South Pacific [J]. Environmental Science & Technology, 2011, 45(10): 4475-4482.

[8]       Li, Y., Geng, D., Hu, Y., et al. Levels and distribution of polychlorinated biphenyls in the atmosphere close to Chinese Great Wall Station, Antarctica: Results from XAD-resin passive air sampling [J]. Chinese Science Bulletin, 2012, 57(13): 1499-1503.

[9]       Li, Y. M., Geng, D. W., Liu, F. B., et al. Study of PCBs and PBDEs in King George Island, Antarctica, using PUF passive air Sampling [J]. Atmospheric Environment, 2012, 51: 140-145.

[10]    Lana, N. B., Berton, P., Covaci, A., et al. Fingerprint of persistent organic pollutants in tissues of Antarctic notothenioid fish [J]. Science of the Total Environment, 2014, 499: 89-98.

[11]    葛林科, 王艳洁, 高会等. 南极菲尔德斯半岛与协和半岛环境多介质中多氯联苯浓度水平数据集[DB/OL]. 全球变化科学研究数据出版系统, 2014. DOI: 10.3974/geodb.2014.02.11.V1.

[12]    全球变化科学研究数据出版系统. 全球变化科学研究数据共享政策[OL]. DOI:10.3974/dp.policy. 2014.05 (2017更新).