中国环境科学 2016,36(6)：1821~1829
China Environmental Science
福建闽江沿岸土壤中多环芳烃含量、来源及健康风险评价
孙 焰,祁士华*,李 绘,黄焕芳,杨 丹,范宇寒,闵 洋,瞿程凯 (中国地质大学(武汉)环境学院,生物地质
与环境地质国家重点实验室,湖北 武汉 430074)
1 实验方法
1.1 样品采集 于 2009 年 3 月,沿闽江沿岸以 10km 为一个
采样长度,采集 0~20cm 表层土壤样 16 个,采样点 沿着城市-郊区-乡镇-郊区-城市这一剖面分布 在闽江两侧,其中点 A01、A02 位于南平市市 区,A03、A04、A05、A06、A07 位于城郊过渡 区,A08、A09 位于福州市乡镇,A10、A11、A12 位于福州市市郊,A13、A14、A15、A16 位于福 州市内,其中点 A16 位于闽江入海口附近,具体的 采样点位如图 1 所示.
土样经过筛选后,称取 10g 用滤纸包裹,加入 1000ng 回收率指示物(氘代萘(Naphthalene-d8)、 氘 代 二 氢 苊 (Acenaphthene-d10) 、 氘 代 菲 (Phenanthrene-d10)、氘代 (Chrysene-d12)和氘 代苝(Perylene-d12).用二氯甲烷索式抽提 24h,并 加入铜片脱硫.抽提液经旋转蒸发仪浓缩至约 3mL,加入 3mL 正己烷,继续经旋转蒸发仪浓缩至 3mL.浓缩液通过装体积比为 1:2 的氧化铝和硅 胶(经过 48h 抽提,然后分别在 240℃和 180℃温 度下活化 12h,加入 3%的去离子水去活化)层析 柱净化,然后用 30mL 二氯甲烷和正己烷(体积比 2:3) 混 合 液 淋 洗 . 淋 洗 液 经 旋 转 蒸 发 仪 浓 缩 至 0.5mL,将其转移至 2mL 样品瓶中,使用柔和的高 纯 氮 气 浓 缩 至 0.2mL. 上 机 前 , 每 个 样 品 加 入 1000ng 六甲基苯内标物质.
岸呈“W”型分布模式,具体表现为城市高于郊区的变化;PAHs 以 2~3 环为主,其中萘(Nap)的含量最高.基于 PAHs 的特征比值和主成分回
归结合分析,研究区土壤中 PAHs 主要是石化和燃烧混合污染源,其中化石燃料高温燃烧占 41.45%,石油源及生物质燃烧占 49.34%,煤燃烧
占 9.21%.PAHs 总毒性当量浓度值(TEQBaP)为 3.10~121.15µg/kg,平均值为 36.71µg/kg,37.50%的采样点超过荷兰土壤标准目标参考值 (33.00µg/kg),表明闽江沿岸土壤已经受到 PAHs 不同程度的污染.健康风险评价表明,研究区土壤中 PAHs 的致癌风险(ILCRs)在 10-8~10-6
多环芳烃(PAHs)具有较强的致癌、致畸和致 突变性[1].环境中 PAHs 主要是人为来源,如石油的 直接泄漏或者石油、木材及其他有机质燃烧 [2-3], 少量来自森林火灾和火山爆发[4].PAHs 具有疏水
性,且易被土壤ห้องสมุดไป่ตู้粒吸附,使得土壤成为环境中
PAHs 重要的载体,约有 90%的 PAHs 残留在土壤 中[5-6].土壤中的 PAHs 可通过人的皮肤、口腔及呼
摘要：为研究福建省闽江沿岸土壤中多环芳烃(PAHs)的残留状况、潜在来源及健康风险,采集闽江沿岸 16 个土壤样品,利用气相色谱/质谱
(GC/MS)分析其中 16 种 PAHs 含量,结果表明:研究区土壤中 16 种 PAHs 的总含量为 70.70~1667.83µg/kg,平均值为 480.28µg/kg,其沿闽江沿
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态环境产生潜在的负面影响不容忽视[7]. 闽江是福建最大的独流入东海的河流.闽江
流域是福建省内重要的机械、商贸、旅游、水电 发达地区.近年来福建工业发展迅速,城市化进程 明显加快,闽江周边地域被大规模开发,大量城市 废水、农业污水及交通污染物排放进入闽江,致 使闽江福州段生态环境质量总体上呈现下降趋 势[8-9].本文选取南平以下闽江干流沿岸土壤作 为研究对象,以城市-郊区-乡镇-郊区-城市这一 剖面分析土壤中 PAHs 的残留情况、来源并进行 健康风险评价,以期为该地区绿色经济发展及区 域环境保护提供科学依据.
26°30′N
26°00′N
118°00′E 118°30′E
119°00′E
119°30′E
图 1 闽江沿岸土壤采样点分布
Fig.1 Soil sampling sites along the banks of Minjiang
River
单个采样点的样品采集在直径为 20m 的范 围内,由 4 个方向采集的土壤样品,均匀混合后作
为该点位的代表性土壤样品.采集的土壤样品装 入聚乙烯密实袋中,并尽快运回实验室进行后续 实验分析.样品自然风干,过 20 目不锈钢筛,去除 石块及植物根系,储存于棕色磨口玻璃瓶中,冷冻 保存(-4℃). 1.2 分析方法
实验检测并分析了美国国家环境保护署 (USEPA)列出的 16 种 PAHs 优控污染物:萘(Nap), 苊(Acy),二氢苊(Ace),芴(Flu),菲(Phe),蒽(Ant),荧 蒽(Fluo),芘(Pyr),苯并[a]蒽(BaA), (Chr),苯并[b] 荧蒽(BbF),苯并[k]荧蒽(BkF),苯并[a]芘(BaP),茚 并[1,2,3-cd]芘(InP),二苯并[a,h]蒽(DBA)和苯并 [g,h,i]苝(BghiP).
间,说明其致癌风险较小.
关键词：闽江；土壤；多环芳烃；来源；健康风险评价
中图分类号：X825
文献标识码：A
文章编号：1000-6923(2016)06-1821-09
Concentrations, sources and health risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils collected along the banks of Minjiang River, Fujian, China. SUN Yan, QI Shi-hua*, LI Hui, HUANG Huan-fang, YANG Dan, FAN Yu-han, MIN Yang, QU Cheng-kai (State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology, School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China). China Environmental Science, 2016,36(6)：1821~1829 Abstract：The potential sources and health risks associated with 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in 16 samples of topsoil collected from the banks of Minjiang river in Fujian Province, China, analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) are discussed. The results indicate the total concentrations of the 16PAHs ranged from 70.70 to 1667.83 µg/kg, with the mean of 480.28 µg/kg. The distribution of the PAHs along the Minjiang River revealed a W-shaped pattern, with the higher concentrations of PAHs detected in the soil of urban districts, and lower concentrations detected in the suburbs. The dominant compounds were 2~3 ring PAHs, with the highest concentrations relating to naphthalene. Diagnostic ratios including the proportions of PAHs, their principle components and multiple linear regression analyses indicate that the sources of the PAHs in soils were most likely a mixture of fossil fuels and combustion residues, namely 41.45% from the combustion of petroleum fuel, 49.34% from the combustion of biomass and petroleum sources, and 9.21% from the combustion of coal. The concentration of the toxic benzo[a]pyrene equivalent (TEQBaP) varied from 3.10 to 121.15 µg/kg (mean, 36.71 µg/kg), and in total, 37.50% of the sample sites exceeded Dutch agricultural soil standards(33.00 µg/kg), suggesting the soil is polluted by PAHs. The incremental lifetime cancer risk values (ILCRs) fluctuated from 10-8 to 10-6, indicating a lower carcinogenic risk to residents. Key words：Minjiang River；soil；polycyclic aromatic hydrocarbons；source diagnosis；health risk assessment