在当今社会，随着城市化进程和人类活动的加剧，每天都有大量生活及工业废水产生。这些废水经过污水处理厂（Wastewater Treatment Works， WWTW）处理后，最终排入江河湖海。然而，污水处理过程并不能百分百去除所有的有害物质。除了我们熟知的“传统污染物”（如重金属），一系列“新兴污染物”（Emerging Contaminants， ECs）——包括微塑料（Microplastics， MPs）和能干扰生物体内分泌系统的化学物质（Estrogenic Endocrine Disrupting Chemicals， e-EDCs）——正引起科学家们的广泛担忧。这些污染物一旦进入水体，可能沉积在海底的泥沙中，长期积累下来，会对海洋生态系统构成潜在威胁，比如影响鱼类等水生生物的生长发育和繁殖能力。
尽管全球范围内对海洋排污口的研究已有开展，但在澳大利亚，相关研究却存在明显的空白。以往的研究多关注污水本身或仅针对单一类别的污染物，缺乏对深海排污口沉积物中多种污染物（包括传统与新兴污染物）的综合评估。这就像只检查了“出厂水质”，却忽略了污染物最终“落脚”的“海底土壤”状况。为了全面了解澳大利亚区域性城市污水处理厂深海排放对海洋沉积环境的真实影响，一个由Sazal Kumar、Megan Andrew-Priestley、Hsuan-Cheng Lu、Frederic D. L. Leusch、Allison C. Luengen、Zoe Rogers、Katie Newton和Geoff R. MacFarlane组成的研究团队开展了一项开创性的研究，其成果发表在《Marine Pollution Bulletin》上。
为了回答上述问题，研究人员综合运用了多项关键技术方法。研究在澳大利亚新南威尔士州纽卡斯尔市附近的深海排污口（深度约26米）进行，采用梯度式采样设计，由专业潜水员在排污口东北（NE）和西南（SW）两个方向、距离扩散器10至2000米不等的多个点位采集了沉积物岩芯样本（n = 64）。样本随后被送至实验室进行系统分析：使用标准水比重计法和相关标准方法分析了沉积物的物理化学性质（如黏土、砂含量、粒径分布、总有机碳TOC和总凯氏氮TN）；通过电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）等技术检测了19种痕量金属；采用过氧化氢和硫酸亚铁消化结合密度分离法提取沉积物中的微塑料（MPs），并使用立体显微镜和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）进行计数、形态分类及化学组成鉴定；利用甲醇和二氯甲烷混合溶剂萃取沉积物中的e-EDCs，并通过ERα-GeneBLAzer生物测定法评估沉积物的雌激素活性（以17β-雌二醇当量浓度ng EEQ g-1 表示），同时使用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）对特定的e-EDCs（如雌酮E1、17β-雌二醇E2、双酚A BPA等）进行定量分析。最后，基于风险商数法对e-EDCs进行了生态风险评估。
研究结果
3.1. 沉积物的物理化学性质
沉积物中黏土含量极低（约1%），砂含量极高（约99%），且以细砂（75–600 μm）为主。总有机碳（TOC）和总氮（TN）含量也较低，但在西南方向、距离扩散器10–20米处显著较高。这种高砂、低黏土、低有机质的沉积物特性，通常不利于污染物的吸附和积累。
3.2. 沉积物中的痕量金属
在检测的19种痕量金属中，大多数低于仪器检出限。仅有铝（Al）、铁（Fe）、锰（Mn）、铬（Cr）和硒（Se）的含量可被报告。所有金属浓度均远低于沉积物质量标准值。值得注意的是，硒（Se）的浓度在靠近扩散器（10–20米）处显著更高，暗示其可能来源于污水处理厂的排放。
3.3. 深海排污口沉积物中的微塑料
微塑料（MPs）的平均浓度较低（NE：42 颗粒 kg-1 ；SW：54 颗粒 kg-1 ）。其中68%为纤维（主要是聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和聚丙烯PP），32%为碎片（PP和聚乙烯PE）。MPs浓度在最近（10–20米）和最远（1000–2000米）处出现峰值，后者可能与复杂的海底地形和水动力条件导致的MPs远距离输送有关。
3.4. 沉积物的雌激素活性及e-EDCs
沉积物的雌激素活性处于低到中等水平（NE：0.89 ng EEQ g-1 ；SW：1.19 ng EEQ g-1 ），且在靠近扩散器处最高，随距离增加而迅速降低。化学分析证实，对雌激素活性贡献最大的化合物是17β-雌二醇（E2）和双酚A（BPA）。所有检测到的e-EDCs（E1, E2, BPA, 壬基酚NP, 辛基酚OP）浓度均处于较低水平，且呈现出与雌激素活性相似的距离衰减趋势。
3.5. e-EDCs的潜在生态风险
生态风险评估显示，在距离扩散器10–20米范围内，17β-雌二醇（E2）的风险商数（RQ）超过了阈值1，表明在此区域内E2可能对底栖生物群落构成较高的生态风险。而其他e-EDCs及所有污染物在更远距离处的风险均可忽略不计。
3.6. 各测量参数间的相关性
相关性分析和主成分分析（PCA）表明，沉积物的雌激素活性与E2、BPA和NP浓度高度正相关。黏土、TOC、TN含量与硒（Se）和雌酮（E1）显著正相关，但与砂含量负相关。微塑料（MPs）的分布未与其他参数显示出强相关性，暗示其来源可能更为多元（如航运、沿岸活动等）。PCA结果进一步确认，靠近扩散器（特别是西南方向10–20米处）的沉积物样品与较高的污染物负荷和有机质含量聚集在一起。
结论与重要意义
本研究首次对澳大利亚深海排污口沉积物中的物理化学性质、痕量金属、微塑料、雌激素活性及特定e-EDCs进行了综合评估。总体而言，研究区域的污染水平有限，这主要归功于开放的海洋环境所带来的显著稀释作用、污水处理厂（尤其是二级处理）对污染物的有效去除、以及沉积物自身高砂、低黏土和低有机质的特性，这些特性共同降低了污染物的沉积和积累潜力。
然而，研究也揭示了一个明确的“影响区”：几乎所有检测到的污染物浓度均在距离排放扩散器10–20米的范围内最高，并随距离增加而迅速降低，这清晰地将污染源指向了污水处理厂。更为重要的是，生态风险评估指出，在此近距离范围内，残留的17β-雌二醇（E2）可能对水生栖息地构成不可忽视的生态风险。这一发现强调了即使是在总体污染水平较低、稀释能力强的深海排放环境中，对排放口近场区域的生态风险进行持续监测和评估仍然至关重要。
这项研究的价值在于它填补了澳大利亚在深海排污口沉积物综合污染评估方面的关键知识空白。它超越了以往单一污染物或仅关注污水本身的研究模式，提供了一个多学科、集成化的评估框架。该框架不仅能够更全面地理解污染物在海洋环境中的归宿和潜在风险，也为未来监管机构和水务公司制定更科学、更有效的近海废水排放监测与管理策略提供了重要的科学依据。
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