土壤与沉积物对多环芳烃类有机物的吸附作用

吸附作用是疏水性有机物在土壤和沉积物环境中的重要迁移转化行为之一。多环芳烃是环境中一种重要的疏水性有机污染物。文章着重阐述了多环芳烃类有机物在土壤和沉积物中有机质和粘土矿物吸附机理，指出土壤、沉积物有机质的结构异质性是导致非线形吸附的重要原因；分析了影响多环芳烃吸附过程的诸多因素，并提出该研究领域存在的问题以及今后发展的方向。     

Analyses of PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) and mutagenicity in raw and chlorinated water

Both raw water and chlorinated drinking water samples were collected from and the Liu‐Du water treatment plant in northern Taiwan from October 1990 to April 1992. The polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and mutagenicity in these water samples were analyzed by GC/MS and Ames test. The Mutagenicity/DMSO (Dimethyl Sulfoxide) ratio in S. typhimurium TA98 and TA100 with or without S9 mixture increased, even higher than 2, following the sequence of unit process. It was observed that the mutagenicity with TA98 (S9+) was highly related to most of PAHs in the raw water; while the mutagenicity with TA98 (S9+) was only correlated with DbA and BghiPr in the treated water. It could be expected that the mutagenicity level was controlled by other predominant components after the raw water was treated, for example, the chlorination process.     

Multiphase redistribution differences of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) between two successive sediment suspensions

Successive sediment suspensions often happen in estuary, yet little research has probed into the difference in the release behaviors of organic compounds among different suspensions. This study took polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) as typical organic contaminants and investigated the release behaviors between two successive suspensions with a particle entrainment simulator (PES). Results showed that successive sediment suspensions lowered the concentration of dissolved PAHs in the overlying water via facilitating the re-adsorption of dissolved PAHs onto the suspended particles. Fast-release and slow-release periods of PAHs were successively observed in the both suspensions. The concentration changes of dissolved PAHs in the second suspension were generally similar with but hysteretic to those in the first suspension. More vigorous desorption and re-absorption of PAHs were induced in the second suspension. Successive sediment suspensions obviously decreased the concentrations of mineral composition and organic matters in the overlying water, which significantly affects multiphase distribution of PAHs.     

Impact of hydraulic loading on removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from vertical-flow wetland

The effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) removal on lab-simulated vertical wetland systems, each containing eight dominant species, under continuous- and intermittent-flow feeding modes, were determined. The main results were: (1) PAHs removal effect was greater in intermittent-flow system than in continuous-flow system, with the exception of the floating plant Hydrilla verticillata wetland. This may be due to pollutants remaining stable for longer duration under intermittent-flow mode, which is conducive to microbial, plant, and water absorption of PAHs, as well as to microbial decomposition and absorption by plant roots; (2) absorption and degradation rates of PAHs varied among wetland body plants in different periods with removal efficiencies of 30%–70% observed following the first and fifth cycles, and under high-performance degradation conditions; (3) mean removal rates of PAHs by hydrophytes under continuous-flow mode were as follows: H. verticillata (34.4%), Arundo donax (Gramineae) (33.2%), Phragmites australis (28.7%), Ipomoea aquatica Forsk (Convolvulaceae) (28.5%), Zizania aquatic (27.6%), Calla palustris (Araceae) (27.2%), Acorus calamus (26.8%), and Hardy canna (17.9%); (4) average rates of PAHs removal by hydrophyte under intermittent-flow mode were as follows: A. donax (40.5%), Z. aquatic (37.9%), A. calamus (37.0%), P. australis (36.9%), Hardy canna (34.6%), C. palustris (33.9%), I. aquatica (31.2%), and H. verticillata (29.3%).     

Enrichment and transfer of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) through dust aerosol generation from soil to the air

● Compositional patterns of PAHs in dust aerosol vary from soil during dust generation. ● The EF of PAH in dust aerosol is affected by soil texture and soil PAH concentration. ● The sizes of dust aerosol play an important role in the enrichment of HMW-PAHs. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are major organic pollutants in soil. It is known that they are released to the atmosphere by wind via dust aerosol generation. However, it remains unclear how these pollutants are transferred through the air/soil interface. In this study, dust aerosols were generated in the laboratory using soils (sandy loam and loam) with various physicochemical properties. The PAH concentrations of these soils and their generated dust aerosol were measured, showing that the enrichment factors (EFs) of PAHs were affected by soil texture, PAH contamination level, molecular weight of PAH species and aerosol sizes. The PAHs with higher EFs (6.24–123.35 in dust PM_2.5; 7.02–47.65 in dust PM₁₀) usually had high molecular weights with more than four aromatic rings. In addition, the positive correlation between EFs of PAHs and the total OC_aerosol content of dust aerosol in different particle sizes was also statistically significant (r = 0.440, P < 0.05). This work provides insights into the relationship between atmospheric PAHs and the contaminated soils and the transfer process of PAHs through the soil-air interface.     

钢铁工业区周边农业土壤中多环芳烃(PAHs)残留及评价

对某大型矿业企业周边农业土壤中多环芳烃(PAHs)残留量进行了调查。结果表明,PAHs总残留量范围为312. 2~27 580. 9ng·g-1,且以4环以上多环芳烃组分为主。所有土样中均检出PAHs,单一污染物以芘、艹屈、荧蒽、苯并[a]芘、蒽、菲、苯并[a]蒽、苯并[k]荧蒽、茚并[1,2,3 cd]芘、苯并[g,h,i]苝为主。PAHs残留量与有机质含量相关性较好。不同样区土壤PAHs残留量受常年风向影响明显。以加拿大农业区域土壤PAHs的治理标准值为指标,用内梅罗综合指数法进行评价表明,研究区农业土壤达重污染水平的占37%,中度污染的占19%,轻污染的占25%,另有13%的采样点污染程度处于警戒限,仅有6%的采样点尚处于安全级。     

杭州市郊区表层土壤中多环芳烃的风险分析

采集杭州市郊区表层土壤中多环芳烃的样品,用色谱-质谱技术对多环芳烃化合物进行定量分析。美国环保总署推荐优先控制的16种多环芳烃单体质量分数在1.49～87.43 ng.g-1之间,萘、芴、苊等低分子量芳烃质量分数相对较低;、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[ghi]苝等高分子量芳烃质量分数相对较高,其中苯并[ghi]苝质量分数最高。对照荷兰的土壤标准,杭州市郊区表层土壤中的荧蒽、、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[ghi]苝超标比较严重,超标率100%;多环芳烃的Bap等效毒性当量是荷兰规定目标值的2倍;因此,杭州市郊区表层土壤中存在一定的潜在风险。多环芳烃Ant/（Phe＋Ant）、BaA/（Chr＋BaA）、Flua/（Pyr＋Flua）等参数表明,多环芳烃主要来源于燃烧源,且以机动车尾气为主;BeP/（BeP＋BaP）比值偏高,可能与土壤中的多环芳烃主要来源于大气沉降有关。     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

东莞市夏季大气颗粒物中的多环芳烃及硝基多环芳烃

以东莞市2011年夏季不同区域的大气颗粒物为研究对象,定性定量分析了其中多环芳烃(PAHs)及硝基多环芳烃(NPAHs)的浓度、组成.采用特征比值法分析了PAHs及NPAHs的来源,并通过PEFs毒性评价法评价了颗粒物中多环芳烃及硝基多环芳烃的BaP等效毒性,估算出个体致癌指数.结果表明东莞市颗粒物上16种多环芳烃总含量在12.60—193.95 ng·m-3范围内,6种硝基多环芳烃的总含量在5.88—62.79 ng·m-3,隧道环境中多环芳烃及硝基多环芳烃的浓度最高.除隧道环境中颗粒物的等效毒性及个体致癌指数超标外,东莞市颗粒物上PAHs及NPAHs对人体均不构成严重威胁.     

离子强度对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响研究

以黄河三角洲表层沉积物与湿地土壤为对象,研究了离子强度对菲、苯并[a]芘在土壤和沉积物上吸附行为的影响。结果表明:不同Ca2 离子强度下,土壤与沉积物对菲、苯并[a]芘的吸附速率均较快,48h吸附能够达到平衡,Ca2 离子强度对土壤和沉积物影响程度不同;土壤和沉积物的吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程,可决系数R2在0.98以上,菲的KD值在24~130mL·g-1之间,苯并[a]芘的KD值在3517~5081mL·g-1;随着体系离子强度的增大,土壤与沉积物对PAHs的吸附能力均降低,而且两者之间的吸附量差距明显降低,表明离子强度对土壤影响程度明显大于沉积物。     

深圳表层土壤中多环芳烃的污染特征及来源

2007年1月采集深圳市36个土壤,采用气相色谱-质谱仪对其中的16种优先控制的多环芳烃(PAHs)进行分析.结果表明:16种PAHs的含量范围在67.77137.0 ng · g-1之间,平均值为664.7 ng · g-1,其中苯并[b]荧蒽的含量最高,致癌性PAHs占总量的51.9﹪.PAHs在深圳不同土地利用类型的土壤中的含量由高到低的次序为:菜园地,城区,果园地,林地.PAHs主要来源于燃烧来源,果园地、林地中的PAHs主要来源于长距离的大气迁移,部分城区土壤指示有石油来源.深圳市19.4﹪的土壤属重污染,重污染的土壤主要分布在菜园地和城区两类土壤中,城区表层土壤PAHs含量较国外其他城市低.结果对于认识PAHs在深圳土壤中的分布规律和环境迁移、以及如何控制PAHs污染具有重要的意义.     

西江水体中多环芳烃的分布特征及来源

为确定西江水体中多环芳烃(PAHs)的分布特征和来源,分别在洪水期(2003年8月)和枯水期(2003年11月)对西江水体进行了两次水柱采样,利用气相色谱-质谱(GC-MS)对样品中15种优控的PAHs进行定量分析,并运用分子比值法探寻多环芳烃的来源.结果表明,西江水体溶解相和颗粒相中PAHs的质量浓度分别为21.7～138 ng·L-1,和40.9～238 μg·kg-1.水体中PAHs的总质量浓度(溶解相及颗粒相),洪水季(43.9～116.9 ng·L-1)大于枯水季(25.2～34.1 ng·L-1).溶解相和颗粒相中PAHs质量浓度都表现相同的垂直变化即中层>下层>上层.从PAHs组成特点来看,溶解相以3环的PAHs为主,占总组分的80%;而颗粒相以3环、4环的PAHs为主,分别占总组分的48%和41%.西江水体PAHs的质量浓度,与欧洲其他一些低污染水域相比相对较高;而低于国内一些主要受污染河流.分子比值法表明,西江水体PAHs主要来源于高温燃烧排放.     

发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃降解的影响

运用泥浆反应法研究添加发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的影响.试验按水土比2:1制成泥浆反应器,设置对照、添加2.5%发酵牛粪和添加2.5%造纸干粉等3个处理,25～28℃摇床培养,分别于10、20、30 d采样测定土壤中多环芳烃降解菌的数量和多环芳烃含量.结果发现,所有处理土壤中多环芳烃的含量均随培养时间的延长而逐渐降低,而添加发酵牛粪和造纸干粉均有利于提高土壤中多环芳烃降解菌的数量,在培养30 d后土壤中多环芳烃的降解率分别从对照处理的19%显著提高到37%和35%(P<0.05).结果还发现,多环芳烃分环降解率随苯环数增加而下降,培养30 d后土壤中2环多环芳烃的降解率达95%以上,3环多环芳烃的降解率为50%左右,对照处理4～6环多环芳烃的降解率为7%～13%,而添加发酵牛粪和造纸干粉处理土壤中4～6环多环芳烃的降解率显著提高到21%～28%(P<0.05),但对2～3环多环芳烃的降解无明显影响,表明这两种物质对土壤中多环芳烃降解的影响关键在于促进高环多环芳烃降解菌的生长繁殖及降解活性.     

大气细颗粒物(PM_(2.5))中多环芳烃的分析测定与污染特征

采集了北京西三环地区的PM2.5样品,利用超声提取(UE)-固相萃取法(SPE)分离富集得到PM2.5中的多环芳烃(PAHs),对不同的固定相及洗脱液比例进行PAHs回收率比较,得到最优预处理条件.建立了基于HPLC-UV的PM2.5中PAHs分析方法,定量检出17种典型PAHs.对2014年4月12日至2014年5月1日期间PM2.5中PAHs污染特征进行分析,结果显示,PAHs总浓度(∑PAHs)范围为2.6—145.7 ng·m-3,平均浓度为32.2 ng·m-3,不同环数PAHs所占比例顺序为5环2环3环6环4环,呈富5环的特征.PM2.5质量浓度与∑PAHs及苯并[a]芘(Ba P)均呈现出良好的正相关性,R2分别为0.8和0.6.     

环境中的氧化多环芳烃综述

氧化多环芳烃(OPAHs)是芳环上具有至少一个羰基氧(C=O)的PAH衍生物,广泛存在于环境中.氧化多环芳烃主要通过含碳燃料的燃烧和PAHs的转化释放到环境中,且其较稳定难降解,因此OPAHs被称为生物和化学降解的"末端产物".目前,在多种动物组织样本中都可检测出OPAHs,并发现OPAHs可能比亲代PAHs具有更强的毒性.本文阐述了OPAHs的理化性质、来源、测定方法、环境分布、转运和转化、(生态)毒理学效应及其毒性作用机制,并对今后的研究方向进行了展望,进而为该类化合物的环境污染及生态风险评估提供相应参考.     

大型钢铁厂及其周边土壤多环芳烃污染现状调查、评价与源解析

采用气相色谱-质谱联机方法(GC-MS)分析了东北某钢铁厂及周边居住区、风景区共11个采样点表层土壤样品16种多环芳烃(PAHs),结果表明,钢铁工业区16种PAHs(∑PAHs)浓度范围为3.39×103—1.54×105ng·g-1,平均浓度3.21×104ng·g-1;居住区∑PAHs浓度范围为587—6.70×103ng·g-1,平均浓度3.82×103ng·g-1;风景区千山∑PAHs浓度385 ng·g-1.∑PAHs和Bap浓度均呈工业区>居住区>风景区趋势.与国内外其他研究结果相比,该钢铁工业区及其周边居住区土壤PAHs污染相对较为严重,11个采样点中有9个采样点土壤∑PAHs为严重污染,4个采样点苯并(a)芘(Bap)浓度超过加拿大土壤质量基准.利用特征比值法(Diagnostic Rate)和主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对钢铁工业区及其周边地区土壤进行了源解析,结果表明,钢铁工业区土壤中PAHs主要来源于焦炉、燃煤、柴油燃烧等污染源,周边地区土壤除受工业污染源排放影响外,机动车汽油、柴油污染排放也有重要影响.     

土壤和地下水中多环芳烃生物降解研究进展

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的难降解的危险性"三致"有机污染物。受污染的土壤和地下水中的多环芳烃,生物降解是其归宿的主要途径。研究表明,对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物,微生物一般以唯一碳源方式代谢;而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。文章重点论述了多环芳烃的来源、降解多环芳烃的微生物、生物降解机理、影响生物降解的因素以及生物修复方法。认为今后的研究方向是高分子量多环芳烃的降解机理与降解途径,基因工程技术在多环芳烃生物降解方面的应用,以及生物表面活性剂产生的机理及其在实际处理中的应用等。     

杭州市多环芳烃的干、湿沉降

多环芳烃（PAHs）是一类典型的持久性有机物,在各种环境介质广泛存在。为了研究干湿沉降对空气中PAHs的去除,采集了杭州市6个干沉降尘土样品、9个湿沉降雨水样品、5个湿沉降雪样品和6个地表径流样品,用高效液相色谱法（HPLC）测定了其中15种多环芳烃的浓度水平,比较了这些介质中PAHs的分布特点。结果表明,降尘中15种PAHs的总平均质量分数为4323ng·g^-1;雨水、雪水和地表径流样品中15种PAHs的总平均质量浓度分别为558.4ng·L^-1、765.1ng·L^-1和576.3ng·L^-1。地表径流、雨水、雪水和干沉降尘土4种样品中,都以4环PAHs为主,其次为3环PAHs。降雪比降雨对PAHs的去除效果更好,地表径流中PAHs主要来自雨水。根据杭州市大气降尘通量和降雨量,估算了PAHs的干湿沉降通量。杭州市辖区大气中每年PAHs的干湿沉降通量分别为1419.1kg和2689.8kg,湿沉降是PAHs去除的主要方式,约为干沉降去除总量的2倍。     

半透膜被动采样装置(SPMDs)对PAHs 和壬基酚类的静态富集

半透膜采样装置(SPMDs)是一种被动采样装置,它能模拟有机污染物穿过生物膜从水相到生物有机相的分配平衡过程,使得结果能显示出污染物的生物可利用性。它能对环境中有机污染物进行长时间连续监测,所得的是污染物被SPMD富集后的时间权重浓度。本实验测定了温度为18℃时标准SPMD对7种PAHs和3种NPnEO(n=0～2)的静态富集过程,通过测定污染物达到平衡时在SPMD内的浓度和在水相中浓度的比值,求解了各自的SPMD/水分配平衡常数KSPMD。表明了有机污染物在SPMD和水相之间达到分配平衡所需要的时间是随着其Kow值的增高而逐渐增长的,还与其各自的分子极性有关,并且几种达到富集平衡的PAHs在SPMD内的浓度也是随着其Kow值的增高而逐渐变大。比较KSPMD的理论值和实测值可以发现,对于PAHs而言,其实测值都高于理论值,而NPnEO都是实测值低于其理论值。但是KSPMD实测值和理论值随污染物Kow值变化的趋势相同。