土壤有机质组分中多环芳烃分配特征和生态风险

土壤有机质是影响多环芳烃（PAHs）环境行为的一个重要因素,不同有机质组分结合的PAHs生物有效性和环境风险有所不同.本文对6个野外污染土壤中15种优控PAHs的含量和组成及其在土壤轻组（LF）和重组（HF）中的分配特征进行了研究,并采用苯并[a]芘（BaP）毒性当量浓度（TEQ_BaP）评价了全土、LF和HF中PAHs的生态风险.结果表明,6个土样中15种PAHs总量范围为8.31×10²~2.97×10⁴μg/kg,4环PAHs百分含量最高,范围为35.7%~59.6%.6个土样LF中PAHs总量范围为2.38×10⁴~1.17×10⁵μg/kg,HF中PAHs总量范围为3.75×10²~2.12×10⁴μg/kg.虽然土壤中LF质量百分比只有1.0%~9.8%,但其结合的PAHs量却占土壤中PAHs总量的5.9%~60.6%.LF中15种PAHs总TEQ_BaP值范围为2.99×10²~1.68×10⁴μg/kg,分别是全土和HF的2.7~33.2倍和3.6~69.5倍.在PAHs污染土壤修复和生态风险评估中,应重视LF中PAHs.对LF中PAHs量占土壤中PAHs总量百分比较高的土壤,可以通过分离LF的方法来修复污染土壤.     

化学氧化后深层土壤中多环芳烃的缺氧微生物降解

土壤中多环芳烃(PAHs)的化学氧化与微生物联合降解备受关注,但已有的研究主要集中在化学氧化与好氧微生物联用方面,与缺氧微生物联用研究较少。通过对过氧化氢氧化后的土壤进行接种和缺氧培养,考察化学氧化后深层土壤中PAHs缺氧微生物降解的可行性。结果表明:过氧化氢氧化后,16种PAHs降解了33.3%~95.9%,但土壤中细菌数量也明显减少,细菌数量的基因拷贝数减少了3.5个数量级;缺氧培养180 d后,添加营养盐可使微生物数量明显恢复,在同时添加营养盐和电子受体(硫酸盐)时微生物数量恢复程度更高;单独添加营养盐或电子受体不能明显促进PAHs降解,同时添加营养盐和电子受体能够促进PAHs降解,且同时添加营养盐和电子受体时,接种土壤中3环和部分4环PAHs(荧蒽和芘)的降解率显著高于未接种土壤。总体上,缺氧微生物降解可使PAHs去除率在化学氧化的基础上提高15%左右。     

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。

     

Removal of high concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons from contaminated soil by biodiesel

Solubilizing experiments were carried out to evaluate the ability of biodiesel to remove polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from highly contaminated manufactured gas plant (MGP) and PAHs spiked soils with hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) and tween 80 as comparisons. Biodiesel displayed the highest solubilities of phenanthrene (420.7 mg·L⁻¹), pyrene (541.0 mg·L⁻¹), and benzo(a)pyrene (436.3 mg·L⁻¹). These corresponded to several fold increases relative to 10% HPCD and tween 80. Biodiesel showed a good efficiency for PAH removal from the spiked and MGP soils for both low molecular weight and high molecular weight PAHs at high concentrations. Biodiesel was the best agent for PAH removal from the spiked soils as compared with HPCD and tween 80; as over 77.9% of individual PAH were removed by biodiesel. Tween 80 also showed comparable capability with biodiesel for PAH solubilization at a concentration of 10% for the spiked soils. Biodiesel solubilized a wider range of PAHs as compared to HPCD and tween 80 for the MPG soils. At PAH concentrations of 229.6 and 996.9 mg·kg⁻¹, biodiesel showed obvious advantage over the 10% HPCD and tween 80, because it removed higher than 80% of total PAH. In this study, a significant difference between PAH removals from the spiked and field MGP soils was observed; PAH removals from the MGP soil by HPCD and tween 80 were much lower than those from the spiked soil. These results demonstrate that the potential for utilizing biodiesel for remediation of highly PAH-contaminated soil has been established.     

多环芳烃在土壤剖面中迁移行为的土柱淋滤模拟研究

京津地区典型土壤剖面分析表明,土壤中PAHs含量和组成均随深度增大而呈现明显的变化.为了揭示PAHs在土壤剖面中的迁移特征与控制因素,开展了室内土柱模拟实验,考察了PAHs的迁移特点及影响因素,特别是土壤有机质含量的影响.采用3种土壤质地和TOC不同的土样装填土柱,以去离子水作为淋滤液对预先加入土柱表层的污染物(包括不同环数PAHs、d-Flu)进行淋滤,当达到淋滤量后分析土柱中PAHs含量及组成.结果表明,不同实验条件下,淋滤后土壤剖面不同层次土壤中PAHs含量均高于原土样中的,且PAHs主要富集在土柱表层,随深度增加其含量明显降低,但不同土柱中降幅不同;不同环数PAHs分布特征存在差异.与原土柱相比,除d-Flu和Flu等低环数芳烃的含量在剖面不同深度均有明显增大外,部分高环数PAHs相对含量在土柱的不同深度也明显增加,说明高环数PAHs也具有一定的迁移能力,但相对于3环PAHs,高环数PAHs在土壤中迁移能力较低.此外,土壤剖面PAHs的富集程度明显受土壤中TOC影响,PAHs总量或单体PAH含量在土柱中迁移的深度随着TOC含量降低而增加.     

Investigation of polycyclic aromatic hydrocarbons from coal gasification

The hazardous organic pollutants generated from coal gasification, such as polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs), are highly mutagenic and carcinogenic. More researchers have paid particular attention to them. Using air and steam as gasification medium, the experiments of three kinds of coals were carried out in a bench-scale atmospheric fluidized bed gasifier. The contents of the 16 PAHs specified by US EPA in raw coal, slag, bag house coke, cyclone coke and gas were measured by HPLC to study the contents of PAHs in raw coal and the effects of the inherent characters of coals on the formation and release of PAHs in coal gasification. The experimental results showed that the distributions of PAHs in the gasified products are similar to raw coals and the total-PAHs content in coal gasification is higher than in raw coal(except Coal C). The totaI-PAHs contents increase and then decrease with the rise of fixed carbon and sulfur of coal while there has an opposite variation when volatile matters content increase. The quantities of PAHs reduce with the increase of ash content or the drop of heating value during coal gasification.     

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）的去除.结果表明：相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^-1的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系（3∶1）对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并（a）蒽和苯并（k）荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.     

城市大气中多环芳烃的降雨冲刷

2009年7~8月采集了10场降雨的雨水及对应降雨前后的大气样品,研究降雨对大气中多环芳烃的冲刷和净化作用.雨水中多环芳烃以颗粒态为主,4环组分浓度最高.气态、颗粒态和总的多环芳烃的净化率分别为3.9×102、3.7×104和5.9×103.降雨对大气的冲刷以颗粒物为主,气态多环芳烃的净化主要体现为低环组分(2~3环),高环(4~6环)组分主要以颗粒态的形式进行冲刷和净化,总净化率4~6环组分PAHs高于2~3环组分.大气颗粒态PAHs和气态PAHs的降雨沉降效率与包括降雨时间等在内的降雨综合特征有显著相关关系.     

渤海湾潮滩不同粒径沉积物中多环芳烃的分布

利用湿筛分离的方法,将采自渤海湾潮间带的沉积物分成0.063mm 3个不同的粒径组分,测定其16种EPA规定的多环芳烃(PAHs)含量、总有机碳(TOC)和碳黑(BC)含量.结果表明,不同粒径沉积物中∑PAHs含量范围在714~4870ng/g之间.在岐口(TS3)沉积物中,∑PAHs含量最高值出现在0.063mm粒径组分中.所有站点沉积物的0.031~0.063mm粒径组分中∑PAHs含量均为最低.尽管如此,有机碳标准化∑PAHs含量则随着沉积物粒径的增大呈现增加趋势.不同粒径沉积物中∑PAHs含量与BC含量之间呈现显著正相关关系,而与有机碳(OC=TOC-BC)含量之间的相关性较差.因此,不同粒径沉积物中BC的分布很可能在其中扮演着更重要的作用.     

多环芳烃的微生物降解与生物修复

生物修复在治理多环芳烃污染环境中的作用日益突出，其应用越来越受到重视。文中概述了生物修复技术发展的基础－多环芳烃微生物降解，论述了降解微生物分离、驯化、咱类、降解机制等，探讨了提高多环芳烃降解速率的途径及其存在的一些问题，并对今后的发展进行了展望。     

煤矸石堆放对土壤环境PAHs污染的影响

为探讨煤矸石堆放对土壤环境的有机污染效应,以典型煤矸石区——平煤十二矿为例,利用GC-MS技术对煤矸石、表层土壤及降尘样品中多环芳烃(PAHs)含量及化学组成特征进行了检测,将PAHs空间分布、环数分布、优势组成与分子标志物参数相结合,定性剖析了煤矸石堆放对表层土壤PAHs污染的贡献.煤矸石、降尘和土壤表层中PAHs综合分析表明,煤矸石堆积区表层土壤US EPA 16种优控PAHs(PHA₁₆)总量为0.94~5.66 μg·g^-1,属严重污染;表层土壤PAH₁₆总量与煤矸石山距离呈负相关关系;煤矸石、降尘及表层土壤中PAHs均为富3环特征,以菲、苯并荧蒽、、荧蒽及芘为优势组成;煤矸石扬尘直降、煤矸石燃烧、原煤煤尘降落和燃烧对土壤环境PAHs均有输入,但近源区煤矸石扬尘直降贡献明显,煤矸石扬尘使煤矿区土壤环境中PAHs污染具有面源贡献的特点,应引起重视.     

Comparing the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil after different bioremediation approaches in relationto the extracellular enzyme activities

A 120-day experiment was conducted to compare the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) from agricultural soil after natural attenuation(NA), phytoremediation(P), mycoremediation(M), and plant-assisted mycoremediation(PAM) approaches in relation to the extracellular enzyme activities in soil. The NA treatment removed the total soil PAH content negligibly. The P treatment using maize(Zea mays) enhanced only the removal of low and medium molecular PAHs. The Pleurotus ostreatus cultivated on 30–50 mm wood chip substrate used in M treatment was the most successful in the removal of majority PAHs. Therefore,significantly(p 0.05) highest total PAH removal by 541.4 μg/kg dw(dry weight)(36%) from all tested M treatments was observed. When using the same fungal substrate together with maize in PAM treatment, the total PAH removal was not statistically different from the previous M treatment. However, the maize-assisted mycoremediation treatment significantly boosted fungal biomass, microbial and manganese peroxidase activity in soil which strongly correlated with the removal of total PAHs. The higher PAH removal in that PAM treatment could be reflected in the following post-harvest time. Our suggested M and PAM approaches could be promising in situ bioremediation strategies for PAH-contaminated soils.     

首钢焦化厂环境中多环芳烃分布赋存特征研究

对首钢焦化厂炼焦过程中生成多环芳烃的分布特征进行了初步研究.焦化厂环境中共检测出40多种多环芳烃,其中属于美国国家环保局(EPA)优先控制污染物9种,且大多具有致癌和致突变性.多环芳烃的稳定碳同位素可以初步确定环境颗粒物中PAHs的来源,以及是否混有未燃烧、燃烧不完全或干馏中间产物的颗粒物.研究表明,煤中多环芳烃通过焦化作业以烟尘、煤粒、焦末以及外排废水形式迁移而污染大气、土壤和水环境.     

天津地区土壤多环芳烃在剖面中的纵向分布特征

在天津市北部山区、中部农田和东南部油田采油作业区分别采集了土壤样品 ,研究了土壤中多环芳烃 (PAHs)的纵向分布特征 ,并对土壤中多环芳烃的来源进行了分析 .结果表明 ,PAHs含量峰值一般位于土壤表层或次表层 ,并随着土壤剖面的加深而减少 .农田菜地土壤PAHs在 4 0cm深处含量仍然较高 ,而油田仅表层 3cm富集PAHs ,这与耕作土壤表层常受到人为扰动有关 .与高环物质相比 ,低环物质更容易向下迁移 .土壤中有机碳的含量、土壤的性质以及土壤的粒度均是影响PAHs迁移的重要因素 .山区和菜地土壤中PAHs主要来自燃烧源 ,而油田则显示为石油源和燃烧源的混合源 .     

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。

     

百色市工业区表层土壤中多环芳烃污染特征及来源分析

为完善我国实地的不同的PAHs污染特征数据库,系统采集了百色市5个工业区表层土壤样品,利用HPLC分析了16种US EPA 优控PAHs的含量和组分特征,运用同分异构体比率法和主成分因子载荷法揭示其污染来源.结果表明,工业区土壤中PAHs总含量范围在18.7~6437μg/kg之间,电厂2土壤中PAHs平均含量最高,达1923.4μg/kg.与国内外相关研究比较,处于中高等污染水平.5个工业区表层土壤样品中PAHs的残留大小顺序为:电厂2>电厂1>炼油厂>润滑油厂>水泥厂;电厂2、电厂1、炼油厂和润滑油厂4个工业区土壤中PAHs污染以4环为主,毒性较高的4环和5环PAHs均高于其他环数PAHs;水泥厂附近土壤中PAHs污染以2、3环为主.研究区域内土壤中Baa、Bkf、Chr和Fla等单体超标严重.工业区土壤中PAHs污染主要来自于燃烧源、石油源及石油源和燃烧源的混合源,燃烧源贡献最大(占45.0%),石油源和燃烧源混合贡献率为36.8%,而石油源所占比例相对较小(占18.2%).     

天津地区地表水中多环芳烃的生态风险

以天津地区46个水样中8种多环芳烃的监测浓度及其对6至38种水生生物的LC50为基础资料,用重叠面积和联合概率曲线两种概率风险评价的方法分析这些多环芳烃的相对生态风险.结果表明,所研究的化合物中蒽的风险最大.进一步,基于"等效系数"概念,计算各样点多环芳烃的等效总浓度,用概率风险评价方法分析了8种多环芳烃联合作用的总生态风险,并与风险商结果对比.结果显示,总生态风险显著高于任一多环芳烃的单独作用.计算采用的两种剂量 效应关系的不同假设对最终结果影响不大.     

蚊香燃烧产物中多环芳烃的分布规律及相关性研究

对蚊香燃烧后的烟气和灰烬样品进行采集,利用GC-MS方法分析其中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,并对烟气和灰烬中各PAHs组分及总量间的相关关系进行探讨.结果表明:蚊香烟气中16种PAHs均有检出,排放量较大的组分主要有萘、苊、二氢苊、菲和荧蒽,并以2～3环PAHs为主;灰烬中PAHs也以2～3环化合物为主,但排放总量仅为烟气中的4.7%～21.8%.通过与其他室内燃烧源PAHs排放量的对比发现,蚊香灰烬中总PAHs排放量低于卫生香源和木柴源,但比香烟源高一个数量级以上;烟气中总PAHs排放量低于燃煤源、木柴源和卫生香源,但明显高于烹调源.回归分析结果表明,烟气中总PAHs排放量与灰烬中的排放量表现出明显的线性关系(R2=0.9054).     

城市建筑物对周围土壤中多环芳烃含量与分布的影响

为探讨城市建筑物对其周围土壤中多环芳烃(PAHs)含量与分布的影响,对建筑物勒脚或散水边缘(B)和距建筑物5m(B-5)处20个表层土壤样品中16种优控PAHs进行了检测分析.结果表明,B处土壤中?16PAHs含量为824~8960ng/g,平均为2649ng/g;B-5处土壤中?16PAHs含量为637~1706ng/g,平均为1297ng/g,B处PAHs含量远高于B-5.各样点主要以4环和5环PAHs为主,B处3环PAHs含量高于B-5处.其中?4PAHs(Fl、Pyr、InP和BghiP)含量分别占B和B-5土壤中?16PAHs的48%和45%.参照Maliszewska-Kordybach建立的土壤PAHs污染标准,HJ-5、AJ、AJ-5、EB-5和TC-5属于中等污染程度(600~1000ng/g),其余各样点均属于重度污染(>1000ng/g).B处土壤中TOC相对B-5处有富集趋势,B和B-5处土壤中PAHs与TOC无明显的相关性.BaA、Chry、B(b/k)F、BaP、InP和DahA是B 和B-5处土壤中TEQBaP浓度的主要贡献者.溯源结果表明B和B-5处土壤中PAHs主要来源于煤炭、汽油和柴油的燃烧; B-5土壤中PAHs部分可能来源于石油类的泄漏.     

天津地区土壤多环芳烃的克里格插值与污染评价

应用克里格法研究了天津地区表层土壤中多环芳烃的含量水平及其空间分布规律.在此基础上,参照国外环境标准,对区域表层土壤中10种多环芳烃的污染现状进行了评价.结果显示,区域土壤已经受到一定程度的多环芳烃污染.萘超标倍数最大,强致癌物苯并(a)芘的超标情况也较为严重,需引起进一步的关注.西青区和市区是土壤多环芳烃含量超标最严重的区域.