基于PMF的土壤多环芳烃致癌风险定量源解析方法研究:以太原市为例

为实现土壤PAHs (多环芳烃)来源致癌风险的定量化,选取太原市城乡土壤为研究对象,分析PAHs污染水平并建立含量成分谱,利用PMF (正定矩阵因子分解)模型识别污染源,采用蒙特卡罗模拟进行健康风险评估,并联合PMF模型和健康风险模型量化PAHs污染源的健康风险,比较不同污染源对土壤PAHs含量和对致癌风险贡献的差异. 结果表明:①太原市土壤PAHs污染严重,城市地区人群暴露于土壤PAHs的致癌风险超过了可接受风险水平(10?6),农村地区人群超过可接受阈值的概率在10%~50%之间. ②城市土壤中PAHs主要来自燃煤交通混合源(41.5%)、燃煤源(26.0%)、石油源(16.2%)、焦炉排放源(8.2%)和交通排放源(8.1%),农村土壤PAHs主要来自燃煤源(43.3%)、生物质燃烧源(22.3%)、交通排放源(22.7%)和焦炉排放源(11.7%). ③燃煤交通混合源是城市地区致癌风险的最大来源,贡献率为53.7%;交通排放源和燃煤源是农村地区致癌风险的主要来源,贡献率分别为46.3%和45.6%. ④不同污染源对PAHs含量的贡献与其对致癌风险的贡献存在差异,对于城市地区,燃煤交通混合源、交通排放源对PAHs含量的贡献率分别为41.5%、8.1%,而其对致癌风险的贡献率分别为53.7%、13.0%;对于农村地区,交通排放源对PAHs含量的贡献率为22.7%,但其对致癌风险的贡献率为46.3%. 研究显示,规避交通排放源是降低PAHs致癌风险的关键,建议将基于健康风险的定量源解析技术应用到土壤风险管控中,以期更为有效地降低健康风险,保护人体健康.      

汽车尾气中多环芳烃(PAHs)成分谱图研究

采集并测定了不同型号、油品、里程数的汽车尾气中14种多环芳烃,对分析结果归一化处理后确定其多环芳烃成分谱图.研究表明,汽车在30rmin内排放的14种PAHs总浓度为41.53～121.1μg/m³;其中苯并(a)蒽(BaA)浓度最大,占总量的33.3%;萘(Naph)、苯并(ghi) (Bghip)、茚(1,2,3-cd)芘(In)分别为16.8%、12.9%和12.1%.相同里程数的柴油车排放PAHs总量大于汽油车;除BaA和Naph,柴油车主要排放苊(Ac)、芴(Fluor)、Bghip和In,而汽油车主要排放Bghip、In、苯并(k)荧蒽(BkF).柴油车排放3环PAHs的量大于汽油车,但5～6环PAHs的排放量小于汽油车;随着汽车里程数的增加,PAHs(特别是荧蒽(Flur)、芘(Py)、苯并(a)芘(BaP)、Bghip)的排放总量增加.     

大庆市不同环境介质中多环芳烃污染特征对比及来源解析

为研究不同环境介质中多环芳烃(PAHs)污染特征的异同,对大庆市道路灰尘中多环芳烃的污染特征和来源进行研究,在2012年10月采集了大庆市区23个道路灰尘样品和4个土壤样品.使用戴安ASE300快速溶剂萃取仪提取PAHs,净化浓缩后,利用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)测定了美国环保署列为优先控制污染物的16种PAHs及总PAHs(ΣPAHs)的含量.结果表明,道路灰尘中ΣPAHs含量的范围为579.5~4 656.7 ng·g~(-1),平均值为1839.7 ng·g~(-1).大庆市不同功能区道路灰尘中PAHs占ΣPAHs的质量比例呈现大体相似的特征,低环(2~3环)、中环(4环)、高环(5~6环)PAHs所占比例均值分别为37.9%,37.3%和24.8%.与相关研究中大庆水体及湖泊沉积物中PAHs数据进行对比,发现大庆土壤、湖泊沉积物、湖泊和水泡水体中均为低环PAHs占绝对主导优势,其质量分数高达69.3%~99.97%.ΣPAHs含量的分布受功能区的影响并不显著,与样点周围工厂的类型密切相关.特征化合物比值法表明,研究区PAHs主要来自于石油类燃料的泄漏、石油燃料燃烧及煤炭/生物质燃烧的混合源.正定矩阵因子分解法(PMF)结果表明,研究区道路灰尘中PAHs主要来源为煤炭燃烧、石油泄漏源、工业源以及交通源,其贡献率分别为30.1%、26.9%、23.6%和19.3%,与大庆地区其他环境介质中PAHs来源不完全相同.     

西安市地表灰尘中多环芳烃分布特征与来源解析

采集了西安市地表灰尘样品58个,利用GC-FID对其中16种优控多环芳烃(PAHs)进行含量分析,在此基础上研究了其分布特征与环境来源.结果表明,西安市地表灰尘中单体PAH的含量范围为14.69~6 370.48μg·kg~(-1);16种PAHs总量(Σ_(16)PAHs)范围为5 039.67~47 738.50μg·kg~(-1),平均值为13 845.82μg·kg~(-1).与国内外其他城市比较发现,西安市地表灰尘中PAHs的含量相对较高.地表灰尘中PAHs主要由4环以上的高分子量PAHs构成,7种致癌芳烃(Σ_7CPAHs)平均占Σ16PAHs的46.08%.地表灰尘中Σ_(16)PAHs的平均含量在工业区最高,文教区、交通区和商业交通混合区含量次之,住宅区和公园较低.地表灰尘中Σ_(16)PAHs平均含量沿主城区-二环-三环由内向外呈增加趋势.地表灰尘中Σ16PAHs在东郊和西郊工业区、南郊和北二环重交通区相对较高,主城区、北郊和城市东南部较低.比值法、聚类分析和主成分分析结果表明,西安市地表灰尘中PAHs主要来源于化石燃料和煤的燃烧,其中柴油燃烧和汽油燃烧的方差贡献率分别为36.07%和32.31%,煤燃烧方差贡献率为23.40%.     

开封市公园地表灰尘PAHs污染与健康风险评价

应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了开封市相国寺、铁塔公园、龙亭公园、清明上河园等4个公园的53个地表灰尘样品中的16种优控多环芳烃(PAHs)含量,并分析了PAHs的来源、组成、污染水平和健康风险.结果表明:样品∑PAHs含量在332.20~7535.10μg·kg-1之间,平均值为1320.10μg·kg-1,其中,单体PAHs以菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽和苯并(a)芘等4~5环化合物含量较高;相国寺、铁塔公园、龙亭公园灰尘分别达到重度、中度、轻度PAHs污染,清明上河园未检测到PAHs污染.终生癌症风险增量模型(ILCRs)评价结果显示,儿童健康风险高于成人,皮肤接触灰尘PAHs是导致儿童和成人高风险的最主要暴露途径,其次是手口摄入途径.灰尘PAHs综合致癌风险(CR)的顺序为相国寺铁塔公园龙亭公园清明上河园,其中,相国寺的CR超过10-6,存在人体可耐受的致癌风险,其他公园不存在健康风险.影响公园灰尘PAHs含量、污染程度和健康风险的因素非常复杂,是建园时间、地理位置、公园性质、游客密度及周边环境状况等多种因素综合的结果.灰尘PAHs主要来源于石油、煤和生物质不完全燃烧,以及石油泄漏等.     

沈北新区土壤中多环芳烃污染特征及源解析

采用均匀网格布点法采集沈阳市沈北新区不同土地利用类型101个表层(0~20 cm)土壤样品,开展土壤中美国环保署优先控制的16种多环芳烃(PAHs)的含量空间分布特征、成分谱分析和污染物来源解析研究.结果表明,沈北新区土壤中16种PAHs(ΣPAHs)总含量为123.7~932.5μg·kg~(-1);PAHs组分以3~4环的中、低环组分为主,其中3环PAHs比例最高;ΣPAHs的空间分布特征明显,呈现出由南向北、自东向西逐渐递减的趋势.在研究区域所涉及的5种土地利用类型土壤中,土壤ΣPAHs含量的高值主要集中在城区绿地和人工绿化林地,其次为设施菜地,水稻田和玉米田中ΣPAHs含量相对较低且无明显空间分布差异.利用特征比值分析和因子分析/多元线性回归分析进行土壤中PAHs的污染源解析,初步确定沈北新区表土中PAHs的主要污染源为燃烧源和石油源的混合源,其中,工业燃煤和机动车尾气是PAHs的主要污染源,其贡献率达79.6%,石油泄漏和焦炉排放贡献率约为16.2%,生物质燃料的燃烧贡献率占4.2%.     

上海市郊道路地表径流多环芳烃污染特征对比及源解析

随着城市化发展,我国城市地表径流污染问题日益突出,交通道路地表径流多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)污染受到广泛关注.以上海中心城区(漕宝路)和郊区(嘉金高速)交通道路为研究对象,采集2017～2018年7场降雨地表动态径流水样,分析道路地表径流多环芳烃的质量浓度特征及组成比例,并采用特征比值法和正定矩阵因子法(positive matrix factorization,PMF)进行PAHs源解析,从而明确交通道路地表径流PAHs的污染特征及来源差异.结果表明,郊区嘉金高速Σ16PAHs的几何均值(5 539. 2 ng·L~(-1))高于市区漕宝路(548. 1 ng·L~(-1)) 10倍以上,与嘉金高速货车比例大且清扫频率相对较低有关.两个点位的苯并[a]芘[benzo(a) pyrene,Ba P]均超过国家排放标准,尤其嘉金高速超标21倍.漕宝路和嘉金高速径流PAHs组分比例差异不大,均以4～6环为主,占比约80%.通过特征比值法定性源解析发现,漕宝路PAHs主要来自燃煤源和交通源;嘉金高速PAHs主要来自石油、煤等燃烧源和交通源. PMF定量源解析表明,漕宝路径流PAHs来源以燃气、燃煤源为主,占48. 6%,其次为交通排放源和石油源,分别占29. 8%和21. 7%;嘉金高速道路径流PAHs来源贡献比从大到小依次为交通排放源、燃煤源、石油源以及炼焦源,其贡献率分别为38. 5%、34. 6%、14. 6%和12. 6%.市、郊道路的PAHs来源及贡献率存在显著差异,燃气、燃煤源是市区漕宝路地表径流PAHs主要来源,与其所在徐汇区人口密度大、燃气使用量相对较多有关;交通排放源是郊区嘉金高速地表径流PAHs主要来源,与其客、货车流量相对较大、其排放PAHs远高于轿车有关;另外嘉金高速PAHs来源还存在炼焦源,与青浦区工业煤炭使用量较大有关.     

河南省某市驾校地表灰尘重金属污染及健康风险评价

采集某市29所驾校地面灰尘混合样品,用ICP-MS法测定样品Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni和Co含量,AFS法测定As和Hg含量,用污染负荷指数(PLI)评价重金属污染,用美国国家环保局(US EPA)推荐的健康风险模型评价3种情景下(情景1、2、3分别为在驾校工作10、20和30 a)的重金属暴露健康风险.结果表明,驾校灰尘除Co和Ni外,其他重金属都不同程度地高于当地背景值;9种重金属的平均PLI为2.38,总体上呈中度污染,Zn、Pb和Cd积累最为严重,总体上呈重度污染;位于工业企业附近的驾校J20和J26存在非致癌风险(HI1),Pb是最主要的非致癌风险因子,其他驾校均不存在非致癌风险;驾校J20在情境2、3下As的致癌风险指数(RAs)大于10-4,存在致癌风险,As是最主要的致癌风险因子,其他驾校在3种情景下均无致癌风险;手-口摄入重金属是最主要的非致癌和致癌风险暴露途径;驾校灰尘重金属含量及其健康风险与建校时间、教练车密度并不显著相关,而与其周边环境、前期土地利用状况密切相关.     

基于蒙特卡罗模拟的土壤环境健康风险评价:以PAHs为例

为获得更为合理的健康风险评价结果,并辨识对健康风险影响最大的因素,基于蒙特卡罗随机模拟,运用概率风险评价模型,定量评估了中国上海某居民区土壤中16种PAHs对居民的健康风险水平,并对各参数进行敏感性分析.结果表明,土壤中PAHs造成的健康风险服从对数正态分布,总的致癌风险为3.43×10~(-5)±2.63×10~(-5),最小值为8.10×10~(-7),最大值为2.39×10~(-4),超过10-6的概率为95%,超过10~(-5)的概率为75%,超过10~(-4)的概率小于5%;总的危害商为4.74×10~(-2)±3.42×10~(-2),不超过1,风险较小;在7种具有致癌效应的PAHs中,苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽和苯并(a)蒽是总致癌风险的主要贡献物质,贡献率分别占60.41%、26.84%和6.56%;3种暴露途径中,经口途径是造成致癌风险的主要途径,贡献率为73.22%;对于总致癌风险,人体暴露参数中每日土壤摄入量、暴露周期、暴露皮肤面积敏感度较大,分别为58.35%、50.21%和20.51%;体重具有负敏感性,敏感度为-11.66%.     

神农架大九湖大气中的多环芳烃

为了研究神农架大九湖大气中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的质量浓度、来源及健康风险,用聚氨基甲酸酯泡沫被动采样器对大九湖大气中的PAHs进行了季节性监测.结果表明,大气中ΣPAHs的质量浓度为6.94~184.23 ng·m~(-3),平均值为30.36 ng·m~(-3),主要成分为菲(Phe)、萘(Nap)、芘(Pyr)、荧蒽(Fla)、芴(Flu)和蒽(Ant)等低环数化合物.与其他地区相比,大九湖大气中的PAHs处于较低污染水平.鹿场附近、大九湖泥炭区和大九湖管理局PAHs污染较严重.秋冬季污染较严重,春夏季污染较轻.特征化合物含量比值法和后向轨迹聚类分析法解析结果表明,大九湖大气中的PAHs污染主要来自煤和生物质的燃烧,兼有机动车尾气排放和石油源,既有当地排放又有来自湖北、河南和湖南等地的近源传输和少数西北方向的远源传输.健康风险评价结果表明,总毒性当量质量浓度(ΣBaPeq)年平均值为0.208 ng·m~(-3),低于我国环境空气质量标准(GB 3095-2012)中规定的BaP年平均质量浓度限值(1 ng·m~(-3)),说明大九湖大气中PAHs的健康风险较小.     

不同粒径降尘中痕量金属元素Cu、Pb、Zn、Cr的形态分析

运用Ｔｅｓｓｌｅｒ形态分类法和石墨炉原子吸收分光光度法研究了不同粒径降尘样品中痕量金属元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｒ的存在形态，讨论了不同存在形态的分布规律。结果表明，Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｒ在降尘中的主要形态按顺序分别为有机结合态、铁锰氧化物结合态、铁锰氧化物结合态、残渣晶格态，其活性顺序为Ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｒ；４种元素的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态在小颗粒中的分布均比在大颗粒中占优势，说明小颗粒中金属元素较为活泼，其环境危害性更大。     

Occurrence of Norovirus,Rotavirus, Hepatitis a Virus,and Enterovirus in Berries in Argentina

Food and Environmental Virology - Berries have been implicated as the probable vehicle of infection in multiple outbreaks of norovirus and hepatitis A virus (HAV). These foods often receive minimal...     

不同粒径降尘中痕量金属元素Cu、Pb、Zn、Cr的形态分析

运用Tessler形态分类法和石墨炉原子吸收分光光度法研究了不同粒径降尘样品中痕量金属元素Cu、Pb、Zn、Cr的存在形态,讨论了不同存在形态的分布规律。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr在降尘中的主要形态按顺序分别为有机结合态、铁锰氧化物结合态、铁锰氧化物结合态、残渣晶格态,其活性顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cr;4种元素的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态在小颗粒中的分布均比在大颗粒中占优势,说明小颗粒中金属元素较为活泼,其环境危害性更大。      

海水中铜铅锌镉的分析方法研究

海水中铜铅锌镉金属元素的测定方法主要分为原子吸收法和阳极溶出伏安法.经过实验分析,比较两种分析方法的优缺点.结果表明：原子吸收法分析,海水样品需要经过前处理富集浓缩,灵敏度较高,方法稳定性强;阳极溶出伏安法可以直接进样,同时测定海水中铜铅锌镉四种金属元素,但是该方法检出限较高,测定低浓度样品,结果的重复性较差.通过优化实验条件,可以提高两种方法的适用性.     

中国资源的进出口与产出率：演化、挑战及对策

资源可持续利用是实现中国可持续发展和生态文明的重要保障,然而过去30多年经济的快速发展带来了严重的资源短缺和环境污染。为了揭示1949年以来尤其是改革开放以来中国资源利用与经济发展之间的关系,论文系统梳理中国资源供给状况,总结中国资源进出口及资源产出率演化特点、面临的挑战及相应的对策。研究发现：中国近年来进口以金属矿产、石油、部分固体废弃产品构成的自然矿产和城市矿产资源为主,主要出口以工业产品、水海产品等为代表的资源类型,进出口的结构类型随年份变化不大,但进口量呈现快速增长的态势;中国资源产出率逐步增长,达到1.6元/kg,但仍与发达国家有较大差距。为了应对面临的挑战,未来中国应着力提升在全球价值链的地位,同时国内应大力发展循环经济,提高资源产出率。     

共沉淀-离心-X射线荧光法快速测定表层海水中的Fe,Ni,Mn,Cu,Zn,Pb

基于共沉淀的富集作用,采用自制的离心管离心沉淀,以手持式X-射线荧光仪(XRF)测定,由此建立了表层海水中Fe,Ni,Mn,Cu,Zn,Pb的共沉淀-离心-XRF快速分析方法。测定时间为5 min/样;线性范围125μg/L～1 000μg/L,可以满足近岸表层海水中铁和锰的分析要求;基底加标200μg/L回收率为94.5%～116%;连续7次测定6种金属浓度均为500μg/L的海水加标样品,相对标准偏差(RSD)为2.86%～5.85%。与ICP-MS法比较,测定结果无显著性差异。本方法具有化学试剂污染小、方便快捷、可现场快速测定方法等优点。该方法已成功应用于厦门西港和福建九龙江河口表层海水中可溶态铁锰的现场测定,并在现场以手持式XRF对颗粒物中铁锰进行了测定,获得了该海域颗粒物中和海水中铁锰的分布。     

黄土丘陵区退耕时间序列梯度上草本植被群落与土壤C、N、P、K化学计量学特征

研究草本植被群落生态化学计量学特征、营养元素分配及其变化规律对阐明草本植被群落对环境变化的响应和适应性具有重要意义.本文以延河流域8个不同退耕年限的草本植被群落叶片、根系及土壤为对象,分别对其C、N、P、K化学计量学特征进行了研究.结果表明,黄土丘陵区草本植被群落叶片C、N、P、K含量平均值分别为444.21、22.34、1.49、14.66mg·g~(-1),C/N、C/P、C/K、N/P平均值分别为21.86、424.72、39.82、20.27;根系C、N、P、K含量平均值分别为285.16、5.79、0.27、6.07 mg·g~(-1),C/N、C/P、C/K、N/P平均值分别为60.56、1 019.33、46.55、21.36;土壤C、N、P、K含量平均值分别为2.28、0.18、0.28、4.33 mg·g~(-1),C/N、C/P、C/K、N/P平均值分别为16.43、8.40、0.54、0.66.在退耕1~35年间,草本植被群落叶片C含量上升,N含量先上升后下降,磷含量整体下降,K含量先下降后上升;叶片C/N、C/P、C/K、N/P总体呈上升趋势.根系C、N、P、K含量及其特征的变化规律与叶片不尽相同.随着退耕年限的增加,土壤C、N含量上升,P含量呈反正弦函数状变化,K含量呈抛物线状变化,C/N下降,C/P、C/K、N/P均上升.在退耕时间序列梯度上,C、P、K在叶片和根系中含量的比值存在不同程度的下降趋势,C、N、P在叶片和土壤中含量的比值下降,C、N在根系和土壤中含量的比值下降.植物营养元素的限制状况及分配规律均与退耕恢复时间响应关系及程度均存在差异.     

老工业城市土壤-作物系统重金属的迁移累积及风险协同评价

为查明老工业城市土壤-作物系统的重金属环境地球化学特征,测试和分析石嘴山市水稻、小麦和玉米籽实及其根系土重金属含量和形态,利用统计学方法、风险评价编码法(RAC)、生物富集系数法(BCF)、土壤和农产品综合质量影响指数法(IICQ)及ArcGIS空间插值法开展土壤-作物系统重金属的迁移累积特征剖析及风险协同评价.结果表明,根系土中重金属ω(As)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)、ω(Pb)和ω(Zn)均值分别为12.56、 0.19、 63.48、 23.52、 0.038、 28.86、 21.68和69.47mg·kg^-1,与宁夏土壤背景值相比呈一定程度的累积,其中以Cd和Hg累积效应最为显著,但均低于农用地土壤污染风险筛选值;配套作物中上述8种重金属含量均值分别为0.014 9、 0.011 2、 0.075、 6.7、 0.001 5、 0.67、 0.042 7和20.48mg·kg^-1,与食品中污染物限量相比,作物中As、 Pb和Cr点位超标率分别为4%、 3%和1%,其余元素均未超标;相比水稻和小麦,...     

Effect of CaO on retention of S, Cl, Br, As, Mn, V, Cr, Ni, Cu, Zn, W and Pb in bottom ashes from fluidized-bed coal combustion power station

This work was conducted to evaluate whether Ca-bearing additives used during coal combustion can also help with the retention of some other elements. This work was focused on the evaluation of bottom ashes collected during four full-scale combustion tests at an operating thermal fluidized-bed power station. Bottom ashes were preferred to fly ashes for the study to avoid interference from condensation processes usually occurring in the post-combustion zone. This work focused on the behaviors of S, Cl, Br, As, Mn, V, Cr, Ni, Cu,Zn, W, and Pb. Strong positive correlations with CaO content in bottom ashes were observed（for all four combustion tests） for S, As, Cl and Br（R = 0.917-0.999）. Strong inverse proportionality was calculated between the contents of Pb, Zn, Ni, Cr and Mn and CaO, so these elements showed association to materials other than Ca-bearing compounds（e.g., to aluminosilicates, organic matter, etc.）. Somewhat unclear behaviors were observed for W, Cu, and V. Their correlation coefficients were evaluated as statistically ＂not significant＂, i.e., these elements were not thought to be significantly associated with CaO. It was also discovered that major enrichment of CaO in the finest bottom ash fractions could be advantageously used for simple separation of elements strongly associated with these fractions, mainly S and As, but also Cl or Br. Removal of5% of the finest ash particles brings about a decrease in As concentration down to 77%-80% of its original bulk ash content, which can be conveniently used e.g., when high As content complicates further ash utilization.     

Compound pollution of Cd,Pb,Cu,Zn,As in plant-soil system and its prevention

ＣｏｍｐｏｕｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆＣｄ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｓｉｎｐｌａｎｔ－ｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ￥ＷｕＹａｎｙｕ；ＷａｎｇＸｉｎ；ＬｉＹｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡ...