人工海滩补给对人类健康风险和沉积物质量的影响:以巴西塞阿拉州福塔莱萨海滨为例

【字体: 时间:2026年02月28日 来源:Environmental Pollution 7.3

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  本研究评估了巴西福塔莱萨人工海滩 nourishment 项目影响区海水有机污染物对游泳者健康的潜在致癌风险,分析多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)及有机氯农药(OCPs),发现沉积物中DBA和DDT超标,水体中B[a]P和DBA显著致癌风险,但非致癌风险较低。

  
路易斯·卡洛斯·努内斯·达·席尔瓦(Luiz Carlos Nunes da Silva)| 雷维娜·圣地亚哥·阿尔维斯(Ravena Santiago Alves)| 弗拉维亚·吉耶·山本(Flávia Yoshie Yamamoto)| 亚历山德拉·斯蒂芬妮·贝泽拉·德·莫拉埃斯(Alessandra Stephany Bezerra de Moraes)| 里维利诺·马丁斯·卡瓦尔坎特(Rivelino Martins Cavalcante)| 玛丽亚·奥齐莱亚·贝泽拉·梅内塞斯(Maria Ozilea Bezerra Menezes)| 迈克尔·巴博萨·维阿纳(Michael Barbosa Viana)
海洋科学研究所(LABOMAR),塞阿拉联邦大学(UFC),Aboli??o大道3207号,Meireles,60165-081,Fortaleza,CE,巴西

摘要

本研究评估了游泳者因皮肤接触受海滩补给项目影响海域海水中的有机污染物而对人类健康造成的风险。监测工作在2019年10月至2022年5月期间分五个阶段进行,共在两个受影响区域设置了12个海洋观测站:补给区和沉积区。水样分析了有机氯农药、多氯联苯(PCBs)和多环芳烃(PAHs),包括苯并[a]芘(B[a]P)和二苯并[a,h]蒽(DBA)。沉积物中也检测了相同的污染物。所测得的浓度与国家环境委员会(National Environmental Council)第357/2005号决议规定的水质标准和第454/2012号决议规定的沉积物标准进行了比较。在海水中,检测到多种有机污染物的浓度超过了法定限值,尤其是滴滴涕(DDT)、七氯环氧物+七氯(heptachlor epoxide + heptachlor)、甲氧氯(methoxychlor)和多氯联苯(PCBs),尤其是在T2和T3阶段,且主要集中在补给区。在沉积物中,滴滴涕的浓度超过了第454/2012号决议规定的第一级标准,而其他化合物的浓度均低于参考阈值。多变量分析显示,补给区的有机污染物变化更大、浓度更高,其中七氯环氧物+七氯和多氯联苯在水中的含量较高,而DBA在沉积物中更为突出,这表明不同采样阶段和地点之间存在显著的时间差异。尽管皮肤接触海水不会导致非致癌风险,但人类健康风险评估显示,大多数水样中的B[a]P以及所有检测到DBA的样本均存在显著的致癌风险。根据临时沉积物质量指南的风险系数,沉积物质量受到滴滴涕和DBA的严重污染,而其他化合物的污染程度较轻或没有污染。然而,基于可能效应水平(Probable Effect Level)的计算结果表明,这些化合物对生物体的不良影响概率较低。

引言

海岸侵蚀是全球沿海地区沉积物流失的主要原因(Castelle等人,2009年)。全球约31%的未冻结海岸线为沙滩,其中约24%面临侵蚀风险(Luijendijk等人,2018年)。在这种背景下,人工海滩补给作为一种缓解策略被广泛用于恢复海岸线,保护城市区域和脆弱基础设施(Crowe等人,2016年)。虽然人工海滩补给在控制侵蚀和保护沿海地区方面有效,但该过程涉及疏浚等操作(Crowe等人,2016年)以及大量沉积物的投放,这可能会重新释放之前积累的污染物(Hiranandani,2014年;Seiyaboh等人,2013年),从而将其释放到水柱中(Fernandes Neto和Sarcinelli,2009年)。
主要的有机污染物包括有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs)和多环芳烃(PAHs),这些物质在环境中具有持久性,难以降解,具有潜在毒性,并且容易在生物体内积累和放大(Mello等人,2024年)。OCPs和PCBs是人工合成的,与农药使用、工业过程和电子废物处理不当等人造活动密切相关(Freitas等人,2024年)。PAHs虽然也具有毒性,但既可能来自自然过程,也可能来自人为活动(Kim等人,2013年),通常与岩石形成过程及化石燃料燃烧等热解过程有关(Mitra等人,2019年)。
此外,有机污染物可通过长距离大气传输、城市径流和工业废水进入海洋生态系统,尤其是在水文沉积动态发生变化的密集沿海地区(Borshi等人,2016年;Tang等人,2020年)。无论哪种情况,这些污染物一旦进入环境,都可能对水生生物和人类健康构成重大风险(Freitas等人,2024年)。
尽管已有许多研究探讨了人工海滩补给对沿海生态系统物理、生物和微生物参数的影响(Danovaro等人,2018年;Li等人,2020年;McGill等人,2024年),但专门研究这种干预措施对水体和沉积物中有机污染物水平影响的研究仍然有限,尽管这对环境管理和公共卫生具有重要意义。
相比之下,在未实施人工海滩补给项目的不同沿海地区进行的研究显示,海水和沉积物中确实存在有机污染物,其浓度通常在ng L?1至μg kg?1的范围内。此外,有研究表明,水中的有机污染物可能通过皮肤接触对人类健康构成风险(Akhbarizadeh等人,2016年;Mitra等人,2019年)。其他研究则关注了不同沿海环境中的有机污染物,考虑了沉积物质量或饮食风险,但未涉及皮肤接触途径(Hassaan等人,2023年;Mello等人,2024年;Pescatore等人,2025年;Unyimadu和Benson,2023年)。这些发现表明,尽管已知有机污染物具有持久性和毒性,但皮肤接触的风险却很少被考虑,尤其是在受人工海滩补给项目影响的沿海地区,这凸显了进一步研究的必要性。
本研究采用了一种新颖的方法,调查了在塞阿拉州Fortaleza市两个海滩进行的人工海滩补给干预措施的影响,重点关注水柱和海洋沉积物中有机污染物的存在和分布情况。研究旨在评估游泳者因皮肤接触受补给项目影响海域海水中的有机污染物而对人类健康造成的风险,并评估同一区域的沉积物质量。

研究区域

研究区域位于巴西东北部(塞阿拉州Fortaleza市),具体位于Iracema和Meireles海滩(图1)。这些海滩的疏浚和人工补给工作于2019年10月至11月进行,持续了五周。在此期间,约96,000立方米的沉积物被投放到1.2公里的海岸线上,使沙洲向海方向扩展了约80米。这些沉积物取自一个位于……的沙洲

海水中的有机污染物

在水样中检测的七种有机化合物中,有六种在至少一个海洋观测阶段或至少一个受影响区域内被检测到。根据补充材料中的表S8所示,恩德林(Endrin)是整个监测期间唯一未在水样中检测到的化合物。结果显示,海水中的有机污染物浓度在T2和T3阶段最高。在这些阶段,检测到的化合物的平均浓度超过了……

海水中的有机污染物

总体而言,在海滩补给项目开始后的阶段,水样中的有机污染物浓度较高,多次超过了CONAMA第357/2005号决议规定的限值。其中最显著的污染物是苯并[a]芘(B[a]P)和DBA,它们的浓度超过了法定值,是主要的致癌风险来源。
检测到浓度超过1 ng L?1的滴滴涕(DDT)表明该化合物在……中具有持久性

结论

Fortaleza的人工海滩补给导致了有机污染物分布的时空变化,尤其是在T2和T3阶段,特别是在沉积物沉积区。在水柱中,多种化合物的浓度超过了CONAMA第357/2005号决议规定的标准,而恩德林(Endrin)在所有阶段的浓度均低于定量限值。在沉积物中,只有滴滴涕(DDT)的浓度超过了CONAMA第454/2012号决议规定的第一级标准。
多变量分析显示……

CRediT作者贡献声明

路易斯·卡洛斯·努内斯·达·席尔瓦(Luiz Carlos Nunes da Silva):撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,方法学设计,调查实施,数据分析,概念化。雷维娜·圣地亚哥·阿尔维斯(Ravena Santiago Alves):撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,调查实施,数据分析。弗拉维亚·吉耶·山本(Flávia Yoshie Yamamoto):撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,调查实施,数据分析。亚历山德拉·斯蒂芬妮·贝泽拉·德·莫拉埃斯(Alessandra Stephany Bezerra de Moraes):撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿

利益冲突声明

作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益/个人关系:雷维娜·圣地亚哥·阿尔维斯(Ravena Santiago Alves)的报告由EDCON Comércio e Constru??es LTDA提供;里维利诺·马丁斯·卡瓦尔坎特(Rivelino Martins Cavalcante)的报告由EDCON Comércio e Constru??es LTDA提供;玛丽亚·奥齐莱亚·贝泽拉·梅内塞斯(Maria Ozilea Bezerra Menezes)的报告由EDCON Comércio e Constru??es LTDA提供;迈克尔·巴博萨·维阿纳(Michael Barbosa Viana)的报告由EDCON Comércio e Constru??es LTDA提供。如果有其他作者……

致谢

我们感谢MAPIM项目,该项目是EDCON Comércio e Constru??es LTDA、塞阿拉联邦大学(UFC)、海洋科学研究所(Labomar)和塞阿拉研究与文化基金会(FCPC)(GPF: 3522 FCPC)之间的技术和科学合作项目。我们还要感谢CNPq440880/2020-3)的支持。本研究部分由巴西高等教育人员培训协调委员会(CAPES)(财务代码001)资助。R.S. Alves
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