有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃纵向迁移的影响

为探索有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃(PAHs)纵向迁移的影响,选取北京地区3条有机碳(TOC)含量明显不同的土壤剖面进行了土柱淋滤实验研究.结果表明,通过30 d(相当于北京地区3年的淋滤水量)的淋滤实验后,不同剖面中PAHs均存在不同程度的迁移现象,但剖面中残留的PAHs仍然主要富集在土柱表层0～30 cm土壤中,且中高环数PAHs的残留率明显高于低环数PAHs.TOC含量与PAHs的残留总量之间具有显著的正相关性,TOC含量越高,PAHs残留量越高.此外,TOC对不同环数PAHs迁移的影响程度存在差别,高环数PAHs受TOC变化的影响高于低环数PAHs.     

淋滤水量对多环芳烃在土壤剖面中纵向迁移的影响研究

为了揭示淋滤作用对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中纵向迁移的影响,选取北京市昌平区一条具有代表性的土壤剖面作为实验样品,进行了PAHs土柱淋滤模拟研究。结果表明:经过淋滤作用后,淋滤水量不同的三个土柱(A1,A2,A3,淋滤水量依次增大)表层土中残留PAHs总量逐渐降低,但不同环数PAHs含量降低幅度存在较大的差别,低环数PAHs受影响程度更大;在淋滤水量相同的情况下,不同环数PAHs的含量均存在随土柱深度的增大而逐渐降低的趋势,但降低程度存在一定差别。由此推测,通过长期淋滤作用,表层土中的PAHs可以向深层土壤迁移,这些认识可以为深层土壤及浅层地下水的多环芳烃污染评价及保护提供合理的理论依据。     

石油烃在土柱中的纵向迁移行为模拟

通过室内土柱模拟试验研究了石油烃在土壤剖面中的纵向迁移特点及影响因素. 结果表明,淋滤后多环芳烃(PAHs)主要富集在土柱表层,w(PAHs)随深度增加而明显降低,但不同土柱w(PAHs)降幅不同. 饱和烃类化合物组成特征表明,土柱不同深度下饱和烃化合物的组成特征与原土样有明显不同,表明这些化合物在土壤剖面上发生了迁移,但不同化合物(正构烷烃、甾萜类和烷基环己烷)纵向迁移的深度不同,说明饱和烃中不同组分化合物的迁移能力不同. 石油烃组成及质量分数随深度变化特征表明,影响石油烃在土壤中纵向迁移的因素主要有土壤总有机碳(TOC)的质量分数和原油黏度.      

有机碳含量对多环芳烃在土壤剖面残留及迁移的影响

为了揭示有机碳含量(TOC)对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中迁移的影响,本文分析了北京地区部分典型的环境功能区(包括自然保护区、耕地、果园、农田、城区及工业区等)土壤剖面中多环芳烃和TOC的纵向分布特征,结合多环芳烃化合物的土柱淋滤实验,讨论了多环芳烃在土壤剖面上的纵向迁移特征.结果表明,不同环境功能区土壤剖面的土壤中多环芳烃的含量存在差异,且与TOC之间存在较强的正相关关系;土柱淋滤实验结果进一步证实,尽管具有不同TOC的土壤剖面中多环芳烃均可能向深层迁移,但TOC对土壤剖面中多环芳烃的残留及纵向迁移能力具有重要的影响,TOC越高,多环芳烃富集量越大,向下迁移量相对减少,反之相反;在TOC相同的情况下,多环芳烃的组成或结构特征对其在土壤剖面中的残留与迁移特征有明显的影响,淋滤水量、淋滤时间和添加PAHs量等对其在土壤剖面中的迁移作用也有一定影响.     

含氧非烃在土壤剖面上迁移行为的土柱淋滤模拟研究

为了揭示土壤剖面中含氧非烃污染物的迁移特征,以及TOC和淋滤水量等因素对迁移作用的影响,选择了部分典型的含氧非烃开展了纵向迁移的土柱淋滤实验,对原土及添加污染物的土柱淋滤实验后样品中含氧非烃的含量及组成进行了对比分析.结果表明,土柱淋滤实验后,土柱表层添加的含氧非烃主要残留在土柱表层0~5 cm范围内,但相比所添加的化合物的量均有不同程度的降低,土柱深部(>10 cm)土壤中含氧非烃含量仍然很低,甚至低于原土中的,在TOC较高的土柱中,这种现象尤为突出.说明土柱淋滤实验过程中,不同剖面含氧非烃均存在向下迁移的现象,且以水溶方式迁移为主.不同含氧非烃单体含量均有随深度增加而降低的趋势,表明其在土壤剖面淋滤过程中均具有一定的迁移性,但不同性质的含氧非烃单体在表层土中残留量及组成差别较大,说明不同化合物迁移能力存在差别,其中,胆甾醇、β-谷甾醇、正构十六烷酸和邻苯二甲酸二丁酯迁移性较强.土壤TOC和淋滤水量对含氧非烃在土壤剖面的迁移作用都有不同程度的影响,淋滤水量相同时,TOC含量越高,土壤中有机质越丰富,越容易富集含氧非烃;TOC相同时,淋滤水量越大,含氧非烃迁移量越大,迁移的深度越大,尤其在TOC含量较低时更明显.     

有机质对土壤中多环芳烃纵向迁移的影响

为探讨多环芳烃(PAHs)在不同有机质梯度土壤中的纵向迁移机理,以山东省广泛分布的潮土、褐土和棕壤为研究对象,配成低有机质含量(17 g/kg)、中有机质含量(30 g/kg)、高有机质含量(45 g/kg)三种梯度的较清洁土,以柴油原液配成污染土壤,采用室内土柱淋滤试验,模拟自然条件下土壤中PAHs的纵向迁移,分析淋滤后较清洁土和污染土中PAHs的含量及组成.结果表明：PAHs在潮土中更易向下迁移,褐土和棕壤无显著性差异(P>0.05). PAHs主要富集于较清洁土柱表层(69.10%～73.68%),随土柱深度增加,PAHs含量逐渐降低;在去离子水条件下淋滤,较清洁土中低环PAHs的迁移能力大于高环PAHs.与低有机质条件相比,中有机质条件下PAHs的淋滤率降低了20.43%～32.41%,高有机质条件下降低了48.16%～58.05%.研究显示,低环PAHs易向下迁移,高环PAHs则较难向下迁移,有机质会抑制土壤中PAHs的纵向迁移,有机质含量越高,对PAHs纵向迁移的抑制作用越强.     

天津地区土壤有机碳和粘粒对PAHs纵向分布的影响

研究了天津地区土壤中有机碳(TOC)和粘粒含量对多环芳烃(PAHs)纵向分布的影响,利用相对富集系数分析了PAHs在不同土壤深度的富集趋势.结果表明,土壤剖面中PAHs含量峰值一般在土壤的表层和次表层,并随着土壤剖面的加深而减少.土壤中有机碳含量、土壤粒度、PAHs性质和扰动、淋溶等均是影响PAHs纵向迁移的重要因素.PAHs相对富集在有机碳和粘粒含量较高的土壤中.高环PAHs主要是以与土壤有机质胶体结合的形式发生迁移,不易迁移到土壤剖面的深部,而低环PAHs则主要是以溶解态形式发生迁移,相对较易发生迁移.      

有机质对土壤中多环芳烃纵向迁移的影响

为探讨多环芳烃(PAHs)在不同有机质梯度土壤中的纵向迁移机理,以山东省广泛分布的潮土、褐土和棕壤为研究对象,配成低有机质含量(17 g/kg)、中有机质含量(30 g/kg)、高有机质含量(45 g/kg)三种梯度的较清洁土,以柴油原液配成污染土壤,采用室内土柱淋滤试验,模拟自然条件下土壤中PAHs的纵向迁移,分析淋滤后较清洁土和污染土中PAHs的含量及组成.结果表明：PAHs在潮土中更易向下迁移,褐土和棕壤无显著性差异(P>0.05). PAHs主要富集于较清洁土柱表层(69.10%～73.68%),随土柱深度增加,PAHs含量逐渐降低;在去离子水条件下淋滤,较清洁土中低环PAHs的迁移能力大于高环PAHs.与低有机质条件相比,中有机质条件下PAHs的淋滤率降低了20.43%～32.41%,高有机质条件下降低了48.16%～58.05%.研究显示,低环PAHs易向下迁移,高环PAHs则较难向下迁移,有机质会抑制土壤中PAHs的纵向迁移,有机质含量越高,对PAHs纵向迁移的抑制作用越强.     

土壤剖面部分多环芳烃源识别参数的纵向变化及成因

通过对北京和天津地区18条土壤剖面样品中PAHs的分析检测及PAHs的土柱淋滤实验模拟研究,得出了部分反映PAHs污染源的分子标志物参数在土壤剖面(或淋滤土柱)上的纵向变化特征,分析了PAHs化合物的纵向迁移作用对这些参数的影响,讨论了部分用于识别土壤中PAHs污染源的分子标志物参数的有效性。结果表明:在土壤剖面0~50 cm范围内,An/Ph,MPI1,MP/P值均有随深度增加而逐渐降低的趋势,在深层(>50 cm)不同剖面之间这些参数值差别不大;Fl/Py随深度增大呈现一定的波动性,但总体波动范围较小,且在0~40 cm变化不大;C0/(C0+C1)P/A和C0/(C0+C1)F/P值变化较为复杂。土柱淋滤实验表明,在0~50 cm范围内,部分PAHs污染源识别参数(An/178、MPI1、MP/P、C0/(C0+C1)F/P和C0/(C0+C1)P/A等)随深度的变化趋势与自然土壤剖面中的变化趋势基本一致,在深层50~100 cm范围内,这些参数值的大小逐渐与原土中的接近。表明淋滤作用(迁移过程)对表层土及土壤剖面浅部(50 cm范围内)部分PAHs污染源参数值的大小有不同程度的影响,运用PAHs污染源识别参数时,这些参数的有效性应引起足够的注意;而剖面深部(>50 cm)PAHs参数值受表层污染物组成的影响较小,其大小主要反映原土中化合物组成及成因。不同剖面受淋滤作用影响的范围存在一定的差别,这主要取决于土壤中TOC的分布特征。     

污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布及可能来源

用气相色谱-质谱联用(GC/MS)的方法分析太原市小店污灌区9个土壤剖面中16种多环芳烃(PAHs)含量及垂直分布特征.结果表明,小店污灌区表层土(0～10 cm)中PAHs平均含量变化趋势为背景区<沼泽区<清灌区<污灌区;大部分剖面土中PAHs含量随土层深度增加呈减少趋势,PAHs含量变化幅度较大的位置集中在地表以下0～40 cm范围内;高环(4～6环)PAHs大量富集在距地表0～50 cm土壤内,清灌区土壤对4～6环PAHs的富集能力强于污灌区;不同环数PAHs与TOC和砂粒呈正相关关系(rmax=0.791,P=0;rmax=0.882,P=0),与pH呈负相关关系(rmin=-0.1,P=0.702);距地表0～40cm范围内的土壤中PAHs的主要污染来源为小店区煤的燃烧;燃烧产生PAHs的污染途径一是直接沉降至土壤中,二是沉降至水体中,吸附在固体颗粒表面,随着灌溉污水流动而在土壤中大量富集.     

多环芳烃在不同灌区土壤剖面的分布特征研究

文章在不同类型灌溉用水的三个典型灌区进行土壤精细剖面钻探采样分析,研究16种优控多环芳烃在土壤剖面的分布特征和不同灌溉条件对土壤质量的影响。结果表明:表土是多环芳烃的主要累积层位,污灌区、再生水灌区、清灌区表土的多环芳烃总量分别为726、200、34μg/kg,说明长期进行污水和再生水灌溉均会造成不同程度的土壤污染;受多环芳烃自身理化性质的影响,低环的多环芳烃容易向土壤剖面的深部迁移,在表土以下的层位占绝对优势分布,高环的多环芳烃迁移性很弱,基本只在表层有检出;通过对各灌区剖面的典型多环芳烃含量和土壤理化指标进行相关分析和回归分析,得出TOC是多环芳烃在土壤剖面垂向迁移的主要影响因素。     

典型岩溶槽谷区不同地表覆被土壤中多环芳烃的运移特征和来源解析

为探究岩溶槽谷区土壤中多环芳烃(PAHs)的环境行为,选取典型的竹林地、灌丛地和耕地作为研究对象,运用气相色谱-质谱联用仪定量分析土壤中的PAHs.结果表明,土壤剖面中PAHs污染水平表现为竹林地(204.13 ng·g^-1)>耕地(175.47 ng·g^-1)>灌丛地(106.00 ng·g^-1),土壤质量总体良好.3种土地类型均表现为浅层土壤的PAHs含量显著高于深层土壤(p<0.05),表明岩溶区土壤对防止地下水污染具有重要意义;2~3环PAHs易运移至深层土壤,而4~6环PAHs受TOC含量的影响则主要积聚在浅层土壤,富集能力表现为灌丛地>耕地>竹林地;PAHs运移特征主要受控于有机质的吸附和水的溶解两种机制,PAHs和土壤的理化性质是影响PAHs运移的重要因素.结合同分异构体比值法和主成分分析法的源解析结果,得出研究区土壤中PAHs主要源于当地能源燃烧和交通污染,而大气沉降是重要污染途径.     

Polycyclic aromatic hydrocarbons in soils of Beijing and Tianjin region： Vertical distribution, correlation with TOC and transport mechanism

The contents and distribution of 20 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heterocyclic aromatic hydrocarbons (HAHs) were investigated in 16 soil profiles of Beijing and Tianjin region. Transport of high molecular weight PAHs (HMWPAHs) and the correlation between total organic carbon (TOC) and their concentrations were also discussed. The results indicated that highly contaminated sites were located at urban or wastewater irrigation areas and pollutants mainly accumulated in topsoil (< 40 cm), with a sharp content decrease at the vertical boundary of 30–40 cm. Total PAHs/HAHs concentrations in soils from Tianjin were markedly greater than those from Beijing. Even the contents at bottoms of soil profiles in Tianjin were higher than those in topsoils of Beijing soil profile. HMWPAHs dominated the PAH profiles, exhibiting a uniform distribution of pyrogenic origin between topsoils and deep layers. Furthermore, the percentages of HMWPAHs remained relative constant with the depth of soil profiles, which were consistent with the distribution of particulate matter-associated PAHs in the local atmospheric environments. Therefore, HMWPAHs transport with particulates might be the predominant source found in soil profiles.     

南京和宜兴市土壤中多环芳烃(PAHs)的纵向分布

采集了江苏省南京和宜兴市的土壤剖面样品,用高效液相色谱分析了16种PAHs在土壤样品中的含量,研究了PAHs在土壤剖面中的纵向分布特征和影响因素。结果表明,在采样点土壤0～10cm的表土中16种PAHs总量最高,为280.8～717.1μg/kg,随着土壤剖面的加深PAHs总量减少,在70～80cm土层中为8.7～97.5μg/kg。不同PAHs组分在土壤中分布的特点不同,低环的PAHs(≤3环)含量在0～80cm土层中都有分布且随土壤深度加深而减少,而高环的PAHs(≥4环)主要分布在0～30cm土层中,30cm以下土层中含量较少甚至检测不到。相关分析表明,在每个土壤剖面中PAHs总量与其土壤有机碳含量显著相关,PAHs在农田土壤剖面中的纵向分布与土壤有机碳含量、PAHs的理化性质有很大的关系。     

利用PUF大气被动采样技术监测中国城市大气中的多环芳烃

利用PUF大气被动采样技术,分冬、春2个季度,对中国32个城市大气中的多环芳烃（PAHs）进行了观测.结果表明,除主要存在于气相中的2～3环PAHs与部分4环PAHs外,PUF被动采样器也可一定程度地采集大气颗粒物中的5～7环PAHs.中国城市大气PAHs的浓度与组成,主要受城市所处的地理位置、气候条件以及能源消费结构的影响.西北、华北、西南和华中地区部分城市大气中PAH总量和高环PAH浓度均较高,华南和东南沿海一带城市则相对较低.在季节变化上,表现为冬季浓度高、春季低.可能是陆源有机质在土壤中早期成岩作用的产物,春季浓度升高反映了土壤颗粒物对大气颗粒物的贡献,与扬尘天气相对应;而芴的浓度在燃煤较多的城市大气中显著增加,与其主要属燃煤成因相一致.研究表明,PUF大气被动器可很好地运用于区域大气PAH污染分布与特征对比研究.     

Polycyclic aromatic hydrocarbons in ambient air, surface soil and wheat grain near a large steel-smelting manufacturer in northern China

The total concentrations and component profiles of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in ambient air, surface soil and wheat grain collected from wheat fields near a large steel-smelting manufacturer in Northern China were determined. Based on the specific isomeric ratios of paired species in ambient air, principle component analysis and multivariate linear regression, the main emission source of local PAHs was identified as a mixture of industrial and domestic coal combustion, biomass burning and traffic exhaust. The total organic carbon (TOC) fraction was considerably correlated with the total and individual PAH concentrations in surface soil. The total concentrations of PAHs in wheat grain were relatively low, with dominant low molecular weight constituents, and the compositional profile was more similar to that in ambient air than in topsoil. Combined with more significant results from partial correlation and linear regression models, the contribution from air PAHs to grain PAHs may be greater than that from soil PAHs.     

岩溶地下河流域表层土壤多环芳烃污染特征及来源分析

采集重庆南山老龙洞地下河流域农田土壤(0～20 cm),利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MC)测定了土壤样品中16种优控多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)含量,分析其含量和组成,污染水平及污染来源.结果表明,流域内不同地点表层土壤16种PAHs总量变化范围为277～3301 ng·g-1,平均值为752.6 ng·g-1±635.5 ng·g-1,所有样品均遭受污染,其中57%为轻污染,29%为污染土壤,而14%为重污染.多环芳烃的组成以2～3环为主,占总量的28.72%～72.68%,平均值为48.20%;4环和5～6环含量分别为7.77%和34.03%.土壤PAHs含量与有机质(SOM)含量显著相关,而与pH值相关性不强.比值法和主成分分析(PCA)表明,流域内土壤主要来自交通排放与煤炭、石油及生物质燃烧的混合源以及石油源.     

河北邯郸钢铁冶炼区周边麦田土和小麦籽粒的多环芳烃含量及其组分谱特征

在大型邯郸钢铁公司周边不同样区的麦田成对采集表层土壤和成熟的小麦籽粒样品,检测US EPA优控的16种母体多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的浓度和组分谱,确定当地麦田表土PAHs的空间分布特征、与总有机碳TOC分数的相关性.由此,初步开展PAHs源解析,并简单探讨小麦籽粒PAHs与表土PAHs的关联性.结果表明,麦田表土总PAHs平均中位数含量为398.9 ng·g-1(范围123.4~1 626.4 ng·g-1),根据丹麦的土壤质量标准,所有表土样品中PAHs总含量超过限值占18%,而苯并[a]芘含量超过限值的样品占总数的10%.表土PAHs组分谱以中、高环组分为主体.利用同分异构体特征比值进行初步源解析,显示煤与生物质燃烧和交通燃油(尾气)是当地PAHs主要混合排放源.各样区麦田表土TOC分数与PAHs总含量、与不同环数组分含量都呈现类似的显著正相关.邯郸钢铁公司周边麦田小麦籽粒的总PAHs平均中位数含量为27.0 ng·g-1(范围19.0~34.0 ng·g-1),PAHs含量较低且未超过欧盟与国内的相关食品卫生标准.小麦籽粒中优势低环组分占总体的84%,其组分谱分布与麦田表土有所不同,显示小麦籽粒的PAHs除去根部吸收、传输外,还存在大气干湿沉降通过叶表(气孔)进入小麦体内等其它输入途径.