多环芳烃(PAHs)是一类通过有机物不完全燃烧产生的疏水性有机化合物(HOCs)的典型代表,最终会进入沿海环境(Baek等人,1991年)。由于其高致癌潜力,美国环境保护署(U.S. EPA)已将16种母体PAHs列为优先污染物。全球范围内在沿海地区、开阔海域和极地地区对这些优先PAHs进行了大量研究(Balmer等人,2019年;Hong等人,2022年;Zhang等人,2021年)。
在化石燃料燃烧和废物焚烧过程中,氮氧化物(NOx)、甲基自由基(CH3∙)和卤素自由基(Cl∙, Br∙)的存在会导致PAH衍生物的非故意形成(Horii等人,2008年)。此外,在污水处理厂(WWTPs)中未能完全去除的PAHs可能与氯(Cl2)和二氧化氯(ClO2)发生反应,形成氯化PAHs(Cl-PAHs)(Rav-Acha和Blits,1985年;Qiao等人,2017年;Xu等人,2018年)。据报道,包括硝基、甲基、氧基、氯化和溴化PAHs在内的PAH衍生物在环境中的含量比优先关注的PAHs更多,并且具有强烈的致癌性和芳烃受体(AhR)介导的活性(即类似二噁英的毒性)(Dubiel等人,2023年;Horii等人,2009年;Kim等人,2019年)。由于它们的不良健康影响,人们的关注范围已从优先关注的PAHs扩展到新兴PAHs(e-PAHs),包括PAH衍生物和新发现的母体PAHs。
在水柱中,早期研究表明只有自由溶解相被认为是生物可利用的(Joyce等人,2016年;Mayer等人,2014年)。被动采样是测量水生环境中自由溶解浓度(Cfree)的强大工具,Cfree与组织浓度之间存在强相关性(Paulik等人,2016年;Joyce等人,2015年)。然而,基于分配系数的被动采样技术通常需要较长的部署时间(数月至数年)才能在水和被动采样器(PS)之间达到平衡。Lohmann等人(2012b)和Vrana等人(2018)发现,包括低密度聚乙烯(LDPE)、硅橡胶(SR)和SDB-RPS Empore™盘在内的HOCs的质量吸收受到水边界层(WBL)的控制。Vrana等人(2018)和Sobotka等人(2021)在船上安装了动态PS,使用电动泵将水流速度提高到1–2 m/s,从而有效减少了WBL,使得在短短2天内就能测量海水中PAHs的Cfree。最近,Oh等人(2024年)和Park等人(2025年)使用了高速旋转型被动采样装置(HSR-PSD),该装置通过连接到电动机的螺旋桨产生强水流(约20 m/s),并在12小时内成功测量了海水中PAHs和TBT的Cfree。HSR-PSD被证明是短期监测Cfree的有效技术。
由于优先关注的PAHs和e-PAs具有相似的分子结构,应考虑它们的联合效应。在这方面,美国环境保护署建议基于34种PAHs(包括优先关注的PAHs和e-PAs)的Cfree来计算水柱毒性单位(WCTU)。然而,目前仅确定了少数基于LDPE的烷基化PAHs(A-PAHs)和硝基化PAHs(N-PAHs)的被动采样器-水分配系数(KPW值(Choi等人,2013年;Lei等人,2020年)。大多数先前的研究仅基于优先关注的PAHs评估生态风险,低估了它们的联合效应(Baldwin等人,2024年;Kim等人,2024年;Yan等人,2022年)。
釜山港位于韩国南部海岸,毗邻该国第二大城市釜山。许多先前的研究报告称,该地区存在较高水平的HOCs,如多氯联苯(PCBs)、三丁基锡(TBT)、农药和优先关注的PAHs,存在潜在的生态毒性风险(Choi等人,2011年;Park等人,2025年;Oh等人,2025年)。由于来自工业化密集地区的PAHs大量排放,预计e-PAs的污染严重。然而,目前还没有研究同时调查釜山港海水中自由溶解的优先关注的PAHs和e-PAs,而缺乏实验确定的e-PAs的KPW值,这给准确评估其生态风险带来了挑战。
因此,本研究的目标是:(ⅰ)根据它们在海洋环境中的存在情况,确定19种e-PAs的实验KPW值(An等人,2020年;Kim等人,2023年;Santos等人,2017年);(ⅱ)使用HSR-PSD调查韩国釜山港海水中自由溶解的优先关注的PAHs和e-PAs的污染水平和组成模式;(ⅲ)进行来源分配;(ⅳ)基于总WCTU(ΣWCTU)评估生态风险。