固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.     

焦化污染土壤有机质不同组分中多环芳烃分布及其生物有效性分析

土壤有机质（SOM）是影响土壤中多环芳烃（PAHs）赋存的重要因素,本文对3个地区的PAHs污染土壤,将其分为土壤轻组分（LF）、重组分（HF）以及另外3个有机质组分（松散结合的腐殖质（H₁）、稳定结合的腐殖质（H₂）和紧密结合的腐殖质（H₃））,采用过硫酸盐氧化法间接测定土壤中16种PAHs的生物有效性,分析了氧化前、后土壤分离的各组分之间PAHs的浓度以及其结构组成.结果表明：①LF中PAHs浓度为226.51~11240.40 mg·kg^-1,HF则为29.81~1506.00 mg·kg^-1,虽然LF占总样品的质量百分比仅为1.41%~2.43%,所含的PAHs占土壤中PAHs总量的13%~17%,LF富集PAHs的能力要远大于HF;②原土中2~3环的PAHs生物有效性为0.48~0.81,均值为0.68,略高于∑PAHs均值（0.67）、4环（0.55）以及5~6环（0.30）;而HF中4环PAHs生物有效性为0.58~0.68,均值为0.61,略高于∑PAHs均值（0.56）、5~6环（0.45）以及2~3环（0.60）,原土中PAHs生物有效性均值要比HF高,低环PAHs生物有效性要高于高环.③对比HF和LF,FTIR（傅里叶变换红外光谱）分析结果显示,LF比HF在波长为1033 cm^-1处相对吸光度明显增加,增幅为11.41%~22.62%,而在3500~3300 cm^-1处LF比HF相对吸光度则略有下降,降幅为1.57%~16.36%,因而LF中含C—O官能团的物质较多,表明LF比HF含有更多的碳水化合物以及高度聚合物等,导致LF中所含的PAHs要远高于其他组分,而HF中的PAHs多分布于H₃中,可能是由于H₃中存在较高的疏水性有机质.在对PAHs污染土壤修复治理以及健康风险评估中,应重视土壤LF组分及其所含PAHs生物有效性规律以及PAHs污染严重时HF中PAHs可能存在较多的情况,土壤中有机物成分显著影响土壤中PAHs的分布和生物利用度这一事实可用于PAHs污染的土壤.     

过硫酸钠对我国典型土壤中多环芳烃氧化降解效果的影响

过硫酸钠是污染土壤化学氧化修复技术中应用较为广泛的氧化剂.为研究过硫酸钠对不同土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的修复效果,以我国多种典型土壤（黑土、潮土、黄土、紫色土、褐土、砖红壤）为试验样本,以萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs为目标污染物,分析活化过硫酸钠对人为老化的降解率;此外,通过对氧化前后土壤pH、w（有机碳）等土壤性质变化的比较和分析,探讨氧化修复过程对土壤性质的影响.结果表明:当活化过硫酸钠用量为0.8 mmol/g、温度为25℃时,PAHs污染土壤中萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘的降解率最高,分别为87.82%、79.68%、87.93%、83.40%、94.31%.随着温度的升高,PAHs降解率逐渐升高,当温度达到25℃时,PAHs的降解率（85.69%）达到最高,随后随着温度的继续升高,总PAHs的降解率没有明显增加;随着pH的升高,PAHs的降解率逐渐升高,当pH达到6~7时,PAHs降解率维持在一个较高水平;随后随着pH的继续升高,总PAHs的降解率逐渐降低.随着温度以及pH的变化,5种PAHs的降解率与总PAHs的降解率变化趋势一致. w（有机碳）越低,PAHs环数越高,PAHs降解率越高;高环（5~6环）、中环（4环）、低环（2~3环）PAHs降解率与总PAHs降解率变化趋势一致.此外,过硫酸钠氧化修复后土壤结构遭到一定程度的破坏,土壤的pH、w（有机碳）和土壤肥力会有不同程度的下降,对土壤的再次利用有较大影响.研究显示,过硫酸钠可有效氧化降解不同性质土壤中PAHs,在氧化修复PAHs污染土壤方面具有较好的应用前景.      

焦化厂土壤和地下水中PAHs分布特征及其污染过程

以煤炭为原料的焦化厂是环境中PAHs的主要人为污染源. 针对US EPA(美国国家环境保护局)优先控制的16种PAHs,对苏南某生产历史长达16 a、面积为44.58×104 m2的焦化厂土壤样品中的w(PAHs)以及地下水样品中的ρ(PAHs)进行了分析,并采用统计学方法对PAHs的分布规律进行了研究. 结果表明:表层土壤中除二苯并[a,h]蒽外,其他15种PAHs均被检出;w(2~3环PAHs)平均值占w(∑PAHs)平均值的92.6%,明显高于w(4~6环PAHs). 地下水中只检出强亲水性的萘、二氢苊、苊、芴、菲、蒽等6种低环PAHs,但未迁移至厂外. 厂区内土壤和地下水中PAHs污染均具有典型的区域分布特征,并且均为化厂车间最严重. 土壤防污性能的差异使PAHs在3.0 m黏土层〔K_y(垂向渗透系数)=1.28×10-8 cm/s〕中富集. 高环PAHs主要与有机质结合以固相迁移,因w(TOC)随深度增加而下降,部分高w(高环PAHs)点位土壤有机质吸附过饱和,未被吸附的高环PAHs向深层迁移至5.0 m含水层顶板,但因强疏水性未进入7.0 m含水层. 强亲水性低环PAHs以溶解态迁移进入含水层,但因地下水流动缓慢(流速为3.71×10-6 cm/s),PAHs污染区仅集中在化厂车间及其附近区域.      

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.      

Tenax提取预测老化土壤中多环芳烃的生物有效性

利用聚2,6-二苯基对苯醚(poly(2,6-diphenyl-p-phenylene oxide),商品名Tenax-TA)提取来自9个老化农田土壤中的多环芳烃(PAHs),并应用Tenax-TA评价老化土壤中PAHs对赤子爱胜蚓(Eisenia Fetida)的生物有效性.结果表明,多年老化土壤中污染物的主要组成为4环以上的PAHs;蚯蚓较易富集低环PAHs,对高环PAHs富集能力较差;400h Tenax连续提取实验得出快速、慢速和极慢速吸附速率常数数量级分别为:10-1~10-2、10-2~10-3、10-4~10-6;而快速、慢速和极慢速解吸比率分别为0.02~0.27、0.01~0.33和0.40~0.95.Tenax 6h单点提取PAHs的量与蚯蚓体内PAHs富集量显著相关,表明6h Tenax对多年老化土壤中PAHs的提取量可以用来作为其生物有效性的评价方法.     

兰州市西固区土壤中PAHs污染特征及来源解析

为了解石油工业区土壤中PAHs(多环芳烃)的污染特征、来源及潜在危害,选择兰州市西固区为研究区域,系统采集表层土壤样品及部分剖面样品,采用GC-MS检测方法,分析了土壤中PAHs的污染水平与分布、来源及潜在致癌风险. 结果表明:研究区表层(0~20 cm)土壤中w(∑PAHs)(22种PAHs的总质量分数)在535～32 300 μg/kg之间;PAHs在土壤剖面的纵向分布上主要集中在5～10 cm,在0～25 cm范围内变化不明显;表层土壤中PAHs主要以2～3环为主. 相关性分析显示,土壤中w(∑PAHs)与w(TOC)无显著的相关性,表明TOC并非影响土壤中PAHs持留的重要因素. 研究区土壤中PAHs主要来源于石油、生物质和煤炭的燃烧,∑TEQ_BaP (22种PAHs的毒性当量浓度,以苯并芘等效浓度计)平均值为190 μg/kg,表明土壤中PAHs的潜在致癌性较低.      

高级氧化技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃（PAHs）是由2个或2个以上苯环组成的碳氢化合物,其致癌、致突变、致畸等特性对人类健康和生态环境产生不利的影响。由于PAHs具有低水溶性、高疏水性和难降解性等特点,导致PAHs污染土壤修复具有巨大挑战。高级氧化技术是处理PAHs污染土壤的有效手段。对高级氧化技术在PAHs污染土壤修复领域的研究进展进行了总结,对臭氧氧化、芬顿氧化和过硫酸盐氧化等高级氧化技术的优劣进行了分析;此外,探讨了表面活性剂在提升高级氧化效果方面的作用以及土壤理化环境条件对氧化过程的影响,分析了氧化过程对土壤微环境的潜在影响;最后,指出了高级氧化修复PAHs污染土壤的研究难点和未来方向。     

焦化污染场地土壤多环芳烃的生物强化协同降解工艺研究

以某废弃焦化厂的多环芳烃（PAHs）污染土壤为研究对象,通过耦合表活淋洗、生物降解、化学氧化等技术设计了4种修复工艺,并进行了试验验证。结果表明：针对该实际焦化污染土壤,单一的生物泥浆降解工艺21 d后PAHs可实现58.64%的降解率;采用表活增溶+化学氧化+生物泥浆的降解工艺,26 d降解率可达到65.68%,但前置的化学氧化会抑制生物降解效果;采用干筛分+表活分批淋洗+化学氧化的降解工艺降解率可达到85.36%,有效缩短降解时间到13 d内,但土壤中残留的PAHs与土壤颗粒结合紧密,化学氧化降解率仍难以满足大于90%的要求;采用湿筛分+表活分批淋洗+生物泥浆+化学氧化的生物强化协同降解工艺,29 d降解率可达到95.32%,实现了土壤的修复目标。生物强化协同降解工艺路线,综合了多种修复技术的优点,实现了修复技术组合优化,为焦化污染土壤中多环芳烃降解修复提供了可行的工艺路径。     

多环芳烃及其衍生物在北京纳污河流中的分布及健康风险

为探明北京5座污水处理厂出水及受纳河流中多环芳烃(PAHs)及其衍生物(SPAHs)的污染水平及健康风险水平,采用固相萃取-气相色谱质谱联用仪测定水样中的PAHs及SPAHs的质量浓度,分析其分布特征,同时使用毒性当量因子评价河流中PAHs的健康风险.结果表明,5座污水处理厂出水及受纳河流中PAHs及SPAHs总质量浓度分别为75~584 ng·L~(-1)和91~1822 ng·L~(-1).水样中PAHs以2和3环为主,占PAHs总量的23%~48%.本研究中的SPAHs包括三类物质:氧化PAHs(OPAHs)、甲基PAHs (MPAHs)和氯代PAHs (Cl PAHs).其中,OPAHs占ΣSPAHs的质量分数为75%,MPAHs、Cl PAHs占比总体较低,分别为12%、13%.通过对5条河流中PAHs进行毒性当量浓度计算,表明应在采暖季(12月)对高环PAHs污染引起重视.     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

珠江三角洲典型区域农业土壤中多环芳烃的含量分布特征及其污染来源

2002-10～2005-11采集珠江三角洲典型区域（东莞市、惠州市、中山市、珠海市和佛山市顺德区）的农业土壤表层样品260个,运用气相色谱-质谱方法对美国EPA优控的16种多环芳烃（PAHs）进行分析测定.结果显示,研究区农业土壤中16种PAHs含量范围在3.3～4 079.0 ng·g^-1,平均含量244.2 ng·g^-1,以3环和4环的PAHs为主;中心城区土壤中PAHs含量高于远郊区,菜地>水稻田>香蕉地>旱坡地果园地>甘蔗地.依据荧蒽/芘及2+3环与4环以上PAHs化合物分布特点,表明该区域农业土壤中PAHs主要来源于化石燃料的不完全燃烧.通过与国内外土壤中PAHs含量的对比,研究区的农业土壤受到一定程度的PAHs污染,含量处于中等水平.     

土壤中多环芳烃的SPMD辅助解吸行为研究

为了开发一种表征土壤中憎水性有机污染物解吸及生物有效性的新方法,建立了半透膜被动采样装置（SPMD）研究土壤中有机污染物解吸行为的方法,利用SPMD分析了多环芳烃菲、芘和苯并［a］芘在3种不同性质土壤中的辅助解吸行为.结果表明,SPMD是一种很好地表征土壤中憎水性有机污染物解吸及生物有效性的手段. SPMD辅助解吸多环芳烃的效率与土壤有机质及多环芳烃性质有关.随着土壤有机质含量的降低,土壤中菲和芘的SPMD解吸率逐渐升高,对于10 mg/kg染毒水平,当土壤有机质含量由18.68%降低到0.3%时,2种化合物的解吸率分别由56.45%和48.28%上升到接近100%;但是对于苯并［a］芘,粘土表现出明显的滞留能力,在有机质含量（0.3%）很低、粘土含量（39.05%）较高的3号土壤中,苯并［a］芘的解吸率仅有66.97%.不同多环芳烃SPMD辅助解吸率差别很大,随着土壤有机质含量的降低,以及污染物浓度的提高,菲和芘的解吸差异逐渐缩小,而苯并［a］芘与上述2种多环芳烃的差异很大,主要是由于苯并［a］芘具有高度亲脂性,并且分子较大,造成其容易滞留在粘土的微孔及有机质的致密结构中.     

低山丘陵区焦化厂土壤中PAHs空间分布特征

为了解低山丘陵区焦化厂多环芳烃类污染物空间分布特征,对山西省低山丘陵区某106667m²焦化厂土壤中的16种多环芳烃浓度进行分析,分别从平面和垂向研究污染物迁移扩散规律,结果表明：首先,表层土壤的16种多环芳烃多分布于化产车间,在表层0~0.5m深度范围内土壤中污染物ΣPAHs浓度由高到低顺序为蒸氨洗苯区（991.33mg/kg） > 冷鼓脱硫区（406.50mg/kg） > 污水处理区（97.69mg/kg）;为说明PAHs来源,用高低环比例法进行多环芳烃单体分类计算统计,结果显示该场地的PAHs以M202,M228和M252的组合占优势,但M178仍占一定比例,因此污染源并非单一源,而是以油料燃烧释放的生成物即焦油的跑冒滴漏为主的石油源和燃烧源的混合源;其次,PAHs在不同车间的垂向分布存在差异.其中冷鼓脱硫区污染主要集中于3.0~4.0m,蒸氨洗苯区PAHs集中于地表0~0.5m,污水处理区PAHs集中于地表及深度1.0~2.0m处,这与污染区原工程工艺以及地层结构特点密切相关.     

上海北部郊区土壤多环芳烃含量及来源分析

为研究上海北部郊区农田土壤的多环芳烃(PAHs)含量特征,野外采集表层土壤样品,通过室内分析方法测定了土壤中16种PAHs的含量.结果表明,在研究区土壤中16种优控PAHs总含量(w(PAH₁₆₎)为203.8～6　753.9 ng/g, 平均值为1　172.7 ng/g. 相对于荷兰的土壤修复目标值而言,上海北部郊区部分地块农田表层土壤PAHs含量偏高.说明研究区农田土壤已经受到了一定程度的PAHs污染.根据不同环数PAHs的相对丰度法和PAHs组分的浓度比值法判断,上海北部郊区表层土壤中的PAHs主要来源于石油和煤等化石燃料的高温燃烧及汽车尾气排放等燃烧源.      

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.     

不同化学氧化剂对焦化污染场地多环芳烃的修复效果

采用模拟装置研究了不同化学氧化制剂对于焦化工业污染场地中多环芳烃(PAHs)的去除效果以及处理过程中污染物的去向.应用高锰酸钾处理土壤,总PAHs的去除效率最高,达96%,且大部分PAHs都被氧化,以气体形式挥发或转移到溶液中的比例很小,低于总PAHs的1%;其次是活化过硫酸钠,对总PAHs的去除率可达92%,类Fen...     

天然有机物活化过硫酸盐降解土壤有机污染物效果

采用模拟装置研究了不同大分子物质(多聚糖、腐殖酸、柠檬酸)联合亚铁离子和不同糖类(单聚糖、双聚糖、多聚糖)活化过硫酸盐氧化降解土壤中石油烃、多环芳烃的氧化效果和机制.结果表明,不同活化过硫酸盐对总石油烃和多环芳烃的降解效果依次为:腐殖酸联合亚铁离子多糖柠檬酸螯合铁多糖加亚铁离子双糖单糖CK对照组.其中,腐殖酸联合亚铁离子活化过硫酸盐对两种污染物的去除效率最高,分别达79.21%和79.89%,处理后土壤中石油烃的反弹含量最小,氧化效果最稳定.此外,腐殖酸联合亚铁离子和多糖活化过硫酸盐对难降解的高环多环芳烃均能实现很好的去除效果,降解效率分别达77.96%和84.37%,相比其他处理提高了14.37%~59.10%和20.78%~65.51%.腐殖酸联合亚铁离子活化处理后土壤氧化还原电位(Eh)最高(618~676 m V),多糖处理次之,表明大分子材料活化过硫酸盐的氧化性能最好,能高效去除土壤中有机污染物.