上海市表层土壤中多环芳烃的研究进展

韩昊

【摘要】：以上海市表层土壤多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）为研究对象，查阅近十年间发表的关于上海市表层土壤多环芳烃的文献，分析了中国主要地区表层土壤中 PAHs 的含量、组分、主要来源及区域分布情况，为上海市表层土壤中多环芳烃污染防治提供科学依据。

[关键词]：上海市；表层土壤；多环芳烃

多环芳烃（PAHs）是一种环境中常见的典型持久性有机污染物，具有稳定的苯环结构，对环境和生物具有高度的危害性。多环芳烃具有难降解性、迁移性和生物累积性，可通过食物链积累和放大，危害人体健康和环境安全1。多环芳烃一般是在温度高于 400℃时，经过热解环化、聚合作 用而生成的，它的最适宜的生成温度是 600～900℃2-4。1979年，美国环保局（USEPA）公布的129种优先监测污染物包括l6种多环芳烃，分别是萘（NaP）、苊（AcNe）、苊烯（AcNy）、芴（Fl）、菲（Phe）、蒽（An）、荧蒽（Fla）、芘（Py）、苯并（a）蒽（BaA）、?（Chy）、苯并（b）荧蒽（BbF）、苯并（k）荧蒽（BkF）、苯并（a）芘（BaP）、茚并（123-cd）芘（IP）、二苯并（a，h）、蒽（BghiP）、苯并（ghi）、苝（DBahA）。

多环芳烃的来源主要来自自然因素和人为因素，自然因素主要包括燃烧（森林大火和火山喷发）和生物合成（沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内气体），人为因素主要包括工业工艺过程、燃煤、垃圾焚烧和填埋等等一系列的人类活动。固体废物堆放、废水废液泄漏、污水灌溉、化学农药施用等人类排放和空气干湿沉降等自然过程会导致多环芳烃进入土壤环境，从而导致土壤中多环芳烃的浓度的不断增加，因此土壤已成为环境中多环芳烃的储藏库和中转站，且承担了 90%以上多环芳烃的环境负荷5，尤其对于人口众多的城市而言，土壤的污染问题将更为严重，更应该引起重视6，7。

上海是中国经济金融中心和民族工业的发祥地，占地面积 6340km 2，与江苏、浙江两省相接，占据长三角经济区的龙头地位。上海是中国最繁华的、人口密度最高的、集工业和商业于一体的特大型城市8。由于改革开放以来的飞速发展，上海城区内面临着严重的环境污染问题，尤其以土壤污染为重点关注的问题。目前已有一些关于上海表层土壤多环芳烃的含量、组成和源解析的相关报道。本文基于近10年的文献调研，分析了上海市表层土壤多环芳烃的污染状况，研究成果可为上海市的土壤环境质量评价提供一定的参考价值。

2.上海市表层土壤中 PAHs 含量的浓度水平

将近十年上海市表层土壤16∑PAHs 含量同国内其它地区进行比较，平均值在2000 μg/kg左右 ，与北京（1637μg/kg）相近，高于天津（1148μg/kg）、南京（975μg/kg）、西安（591μg/kg）、深圳（290μg/kg）和青藏高原（267μg/kg），整体来说，与国内其它地区相比，上海市土壤中多环芳烃的含量处于较高水平。将近十年上海市表层土壤16∑PAHs 含量同其它国家研究成果进行比较，平均值远低于英国城市 （4239.5μg/kg ）和新奥尔良（3730 μg/kg ），高于韩国（394μg/kg ）和希腊（707μg/kg）。总体看来，相比其他国家，上海市土壤多环芳烃的含量处于中等水平.

3.上海市表层土壤中 PAHs 的组成

近十年关于上海市的研究结果认为，上海市表层土壤中多环芳烃的组成以高环为主。Yu-Feng Jiang等在2006年采集了上海城区（浦西外环路以内）共计55个表层土壤样本，PAHs的組成是以高分子量的PAHs为主，荧蒽（Fla）、芘（Py），苯并[b]荧蒽（BbF）、苊（AcNe）为含量最高的组分；Yu-Feng Jiang等又于2007年在全上海市范围采集了共36个耕地土壤样本，PAHs的含量最多的是具有高分子量的多环芳烃，七个可能的致癌多环芳烃占到总多环芳烃的4.8–50.8%，、荧蒽（Fla）、芘（Py）、苯并[B]蒽（BbF）是土壤样品中最主要的成分；杜芳芳等在2012年采集了80个上海市表层土样，各个功能区样点的组分分布特征较为一致，低环组分含量较低，中环和高环组分含量较高，高环含量最高。以上结果说明着上海市表层土壤中PAHs 的组成可能具有一定程度的相似性.

4.上海市表层土壤中多环芳烃的来源解析

土壤中 PAHs 种类多，来源较为复杂。目前被广泛运用于判断 PAHs 来源的方法主要有不同环数PAHs 的相对丰度法、同分异构体比率法、聚类分析和主成分分析法。

近十年关于上海市的研究结果认为，上海市表层土壤中多环芳烃的来源主要以人为因素导致的燃烧源为主。孙小静等在2006～2007年采集了上海北部郊区48块农田土壤，根据不同环数 PAHs 的相对丰度法和 PAHs同分异构体比率法判断， 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. Ying Liu等于2007年在全上海范围内采集54个表层土壤样本，经过一系列研究确定了城市区域和工业区为污染的热点区域，这表明当地的人类活动（如交通、石化工业和煤燃烧）可能是主要的贡献者。通过分层聚类分析和主成分分析法分析，上海表层土壤中高多环芳烃污染主要是由于燃烧源的贡献（交通源、煤燃烧和生物质）。因此，随着交通和工业的发展，人为因素导致的燃烧所产生的PAHs比重越来越多，它已经成为了多环芳烃最重要的来源。

5.上海市表层土壤中 PAHs 的区域分布

近十年关于上海市的研究表明，土壤中的多环芳烃浓度往往随着区域的不同而表现出明显的差异。Yu-Feng Jiang等和Xue-Tong Wang等研究的城市区域浓度（2290和1970）明显高于孙小静等和Xue-Tong Wang等研究的城郊区域浓度（1172和807），从不同功能区的含量梯度来看，也体现出了明显的差异，Yu-Feng Jiang等的采样地点包含了多种土地类型，各种土地类型的浓度均值大小次序为：道路两侧（6280μg/kg）>绿地（2540μg/kg）>公园（2130μg/kg）>商业区（2000μg/kg）>居民区（1260μg/kg）。杜芳芳等的研究表明，不同功能区呈现了交通区>文教区>公园绿地>商业区>住宅区的含量梯度变化。endprint

结论与展望：

近十年上海市表层土壤16∑PAHs平均值在2000 μg/kg左右，和国内其他城市相比，处于较高水平；和其他国家相比，处于中等水平；在上海市表层土壤中多环芳烃的组成以高环（4环及以上）多环芳烃为主。

近十年关于上海市表层土壤中多环芳烃的研究结果表明，上海市表层土壤中多环芳烃的来源主要以人为因素导致的燃烧源为主。目前广泛运用于探寻PAHs 来源的方法主要有不同环数PAHs 的相对丰度法、同分异构体比率法、聚类分析和主成分分析法。

从区域分布来看，上海市表层土壤中的多环芳烃表现为城市浓度大于城郊浓度；不同功能区呈现了交通区>>商业区>住宅区的含量梯度变化。

虽然能够通过近十年的研究报告得出一些结论，但是近十年来的研究报告仍然存在一些不足，1.缺少2012年以后关于上海市土壤中多环芳烃的研究2.缺少对上海市内同一个区域不同年份的持续研究。希望以后的研究者能够继续的关注上海市表层土壤中多环芳烃的情况。

[参考文献]：

[1]： Wang， W. et al. Atmospheric concentrations and air-soil gas exchange of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in remote， rural village and urban areas of Beijing-Tianjin region， North China. The Science of the total environment409， 2942-2950， doi：10.1016/j.scitotenv.2011.04.021 （2011）.

[2]： Bakhtiari， A. R. et al. Characterization of perylene in tropical environment： Comparison of new and old fungus comb for identifying perylene precursor in Macrotermes gilvus termite nests of Peninsular Malaysia. Environment Asia3， 13-19 （2010）.

[3]： Tobiszewski， M. & Namie?nik， J. PAH diagnostic ratios for the identification of pollution emissionsources. Environme]ntal pollution162，110-119， doi：10.1016/j.envpol.2011.10.025 （2012）.

[4]：Barranco， A. et al. Comparison of donor–acceptor and alumina columns for the clean-up of polycyclic aromatic hydrocarbons from edible oils. Food Chemistry86， 465-474， doi：10.1016/j.foodchem.2003.10.030 （2004）.

[5]：何大明， 吳绍洪， 彭华， 杨志峰， 欧晓昆， &崔保山. （2005）. 纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全研究. 地球科学进展，20（3）， 338-344.

[6]：De Luca， G. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons assessment in the sediments of the Porto Torres Harbor （Northern Sardinia， Italy）. Marine Chemistry86， 15-32， doi：10.1016/j.marchem.2003.11.001 （2004）.

[7]：刘瑞民， 王学军， 陶澍， 沈伟然， 秦宝平， 孙韧， &张文具. （2004）. 天津表层土壤 PAHs 分子标志物参数的空间特征. 中国环境科学， 24（6）， 0-0.

[8]：刘颖. 上海市土壤和水体沉积物中多环芳烃的测定方法、分布特征和源解析， 同济大学， （2008）.

[9]：iang， Y. F. et al. Levels， composition profiles and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban soil of Shanghai， China. Chemosphere75， 1112-1118， doi：10.1016/j.chemosphere.2009.01.027 （2009）.

[10]；孙小静， 石纯， 许世远， 潘飞飞， 王培华， 马剑丽， &刘鹂. （2008）. 上海北部郊区土壤多环芳烃含量及来源分析. 环境科学研究，21（4）， 140-144.

[11]；Jiang， Y.， Wang， X.， Wu， M.， Sheng， G. & Fu， J. Contamination， source identification， and risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soil of Shanghai， China. Environmental monitoring and assessment183， 139-150， doi：10.1007/s10661-011-1913-1 （2011）.endprint

[12]：Liu， Y. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the surface soil of Shanghai， China： Concentrations， distribution and sources. Organic Geochemistry41， 355-362， doi：10.1016/j.orggeochem.2009.12.009 （2010）.

[13]：Wang， X. T. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in urban soils of the megacity Shanghai： occurrence， source apportionment and potential human health risk. The Science of the total environment447， 80-89， doi：10.1016/j.scitotenv.2012.12.086 （2013）.

[14]：Wang， X. T. et al. Occurrence， sources and health risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban （Pudong） and suburban soils from Shanghai in China. Chemosphere119， 1224-1232， doi：10.1016/j.chemosphere.2014.10.019 （2015）.

[15]：杜芳芳， 楊毅， 刘敏， 陆敏， 于英鹏， 郑鑫， &刘营. （2014）. 上海市表层土壤中多环芳烃的分布特征与源解析. 中国环境科学，34（4）， 989-995.

[16]：汤莉莉， 唐翔宇， 朱永官 & 缪启龙. 北京地区土壤中多环芳烃的分布特征. 解放军理工大学学报： 自然科学版5， 95-99 （2004）.

[17]：黄丽， 卢新卫， 翟萌， &罗大成. （2010）. 西安城市公园灰尘重金属污染及其风险评价. 城市环境与城市生态， （1）， 17-20.

{18]：王苏蓉， 喻义勇， 王勤耕， 陆燕， 殷丽娜， 张予燕， &陆小波. （2015）. 基于 PMF 模式的南京市大气细颗粒物源解析. 中国环境科学， 35（12）， 3535-3542.

[19]：孙娜， 陆晨刚， 高翔， 李春雷， &陈立民. （2007）. 青藏高原东部土壤中多环芳烃的污染特征及来源解析. 环境科学， 28（3）， 664-668.

[20]：章迪， 曹善平， 孙建林， &曾辉 [1. （2014）. 深圳市表层土壤多环芳烃污染及空间分异研究. 环境科学， 35（2）， 711-718.

[21]： 刘瑞民， 王学军， 陶澍， 沈伟然， 秦宝平， 孙韧， &张文具. （2004）. 天津表层土壤 PAHs 分子标志物参数的空间特征. 中国环境科学， 24（6）， 0-0.

[22]： Cho， J. Y.， Son， J. G.， Park， B. J.， & Chung， B. Y. （2009）. Distribution and pollution sources of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in reclaimed tidelands and tidelands of the western sea coast of South Korea. Environmental monitoring and assessment， 149（1）， 385-393.

[23]： Kipopoulou， A. M.， Manoli， E.， & Samara， C. （1999）. Bioconcentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in vegetables grown in an industrial area. Environmental pollution， 106（3）， 369-380.

[24]： Mielke， H. W.， Wang， G.， Gonzales， C. R.， Le， B.， Quach， V. N.， & Mielke， P. W. （2001）. PAH and metal mixtures in New Orleans soils and sediments. Science of the Total Environment， 281（1）， 217-227.

[25]： Wild， S. R.， & Jones， K. C. （1995）. Polynuclear aromatic hydrocarbons in the United Kingdom environment： a preliminary source inventory and budget. Environmental pollution， 88（1）， 91-108.endprint