论文总字数：23276字

目 录

摘要 I

Abstract II

1. 绪论 1

1.1 研究现状 1

1.2 研究目的与意义 2

2. 材料与方法 3

2.1 研究区概况 3

2.2 样品采集 3

2.3 仪器与试剂 3

2.4 样品前处理 3

2.5 HPLC色谱条件 4

2.6 校准 4

2.7 生态风险评估方法 4

3. 结果与讨论 5

3.1 两个保护区土壤多环芳烃含量水平及污染情况 5

3.1.1 土壤基本理化性质 5

3.1.2 两保护区表层土壤中多环芳烃含量水平 6

3.1.3 超标情况 8

3.2 多环芳烃组分特征与源分析 11

3.2.1 组分特征 11

3.2.2 来源分析 12

3.3 生态风险评估 14

4. 结论与建议 16

4.1 结论 16

4.2 建议 16

参考文献 17

致 谢 20

苏北两国家级自然保护区滨海湿地表层土壤多环芳烃组分特征及来源分析

李海涛

, China

Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is a kind of persistent organic pollutants in the environment, and some of them are teratogen, carcinogenic, mutagenic and other toxic. To know the pollution status, toxic equivalent, component characteristics and potential source of PAHs in the coastal area topsoil of Yancheng national nature reserve zone (YCNN)and Dafeng elk national nature reserve zone(DFENN) in North Jiangsu, we collected 16 and 11 topsoil samples from the two natural reserve zones based on random sampling method, respectively, analyzed the concentration of the 16 PAHs for all soil samples, assessed the pollution status of PAHs in the topsoil of the two nature reserve zones, and analyzed theirs potential sources. The total concentration of the 16 PAHs (ΣPAHs) in topsoil of the two nature reserve zones had wide ranges for YCNN 228.9~307600 μgkg^-1, and DFENN, 5392~70562 μgkg^-1, respectively; and the ΣPAHs of all samples exceeded the critical value of pollution (200 μgkg^-1). The toxic equivalent quantities (TEQ_BaP) of the 16 PAHs in the surface soil of the two nature reserve zones were in the range of 0.79~25163 μg kg^-1 with a mean of 2255 μgkg^-1 for YCNN and 74.74~3757 μgkg^-1 with a mean of 700.2 μgkg^-1 for DFENN, respectively; and there were 81.25% and 100% soil samples exceeding the TEQ_BaP limits of soil intervention values for Netherland(TEQ_BaP ≤ 33.0 μgkg^-1).The ratios of Flu /(Flu Pyr) and Ant/(Ant Phe) indicated the PAHs in the surface soil of the two nature reserve zone were mainly from the burning of straw, wood and coal.

Key words: Nature reserve zone; PAHs; Composition; Toxic equivalent quantity; Potential source

1. 绪论

多环芳烃(PAHs)是环境中常见的一类含有两个及以上苯环的芳香烃化合物。熔、沸点较高，疏水性强，大多数多环芳烃不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂中。多环芳烃的化学性质与其内部结构密切相关，具有很强的惰性，不易降解，可以在环境中长期稳定的存在 (匡少平等，2007) 。部分低环多环芳烃具有较强的毒性，而不少多环芳烃具有三致(致癌变、致畸性、致基因突变)毒性，严重威胁到人类和各种动植物的生存和健康 (陈来国等，2004; Daane et al., 2001)。世界各国纷纷将部分多环芳烃列入优先控污染物名单中，其中美国环保署( US EPA)将萘、苊、苊烯、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a, h]蒽、苯并[g, h, i]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘等16种多环芳烃列入优先控污染物清单, 而我国也将萘、荧蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、苯并[g, h, i]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘等7种多环芳烃列入优先控污染物清单中。

1.1 研究现状

多环芳烃是环境中较为常见的一类持久性有机污染物。环境介质中多环芳烃含量及空间分布受主要受自然源和人为源的影响。通常森林火灾和火山爆发等自然活动产生的多环芳烃含量往往较少，而有机物燃烧、燃煤和炼焦工业等人类活动产生的多环芳烃相对较多 (Wilcke et al., 2003; Wilcke et al, 2007)。随着社会经济的高速发展和现代化建设不断加快，大量多环芳烃会直接或间接(如干湿沉降)进入土壤。研究表明我国大部分地区土壤多环芳烃浓度有上升趋势(程书波等，2008)。

土壤是环境中多环芳烃最大的储藏库(彭华等，2009)。土壤多环芳烃组分特征在某种程度上反映其多环芳烃来源和生态危害，而土壤多环芳烃源解析可为土壤多环芳烃污染控制提供针对性目标。为研究土壤多环芳烃组分特征及来源，国内外学者在这方面开展了大量的工作。曹云者等(2012)研究表明，我国表层土壤中多环芳烃主要以高环为主；程家丽等(2007)研究表明中高环(4~6环)多环芳烃通常占我国土壤多环芳烃总量的66%左右。近年来关于多环芳烃来源的分析方法较多，主要有比值法、轮廓图法、特征化合物法、相对丰度法和主成分分析法等(王静等，2001)。刘增俊等(2010) 运用比值法和主成分分析法分析了长江三角洲地区农田土壤中PAHs的来源，结果表明该地区农田土壤中PAHs主要来源于石油源和生物质及煤炭的燃烧；于国光等(2009)运用蒽/(菲 蒽)、苯并[a]蒽/(屈 苯并[a]蒽)、荧蒽/(芘 荧蒽比值分析了杭州市郊区表层土壤PAHs来源，结果表明杭州市郊区表层土壤PAHs主要来源于燃烧源；杜芳芳等(2014)运用多特征比值法和主成分分析法分析了上海市表层土壤PAHs主要来源，结果表明上海市表层土壤主要来源于石油类燃烧； 李彤超等(2014)通过PAHs谱分布和特征比值判断法分析了银川平原及周边地区表层土壤中PAHs 来源，结果表明该地区表层土壤PAHs以燃烧源为主。

多环芳烃具有较强的生理毒性、遗传毒性和致癌性，且难自然降解，这些难降解的多环芳烃长时间逐渐累积在土壤和水体中，损害环境的正常功能，毒害环境中的生物(Maliszewska-Kordybach et al., 2007)。多环芳烃还会使生物普遍出现体温下降、脱水、体质衰弱、基因突变等症状(Troisi et al., 2006)，可以诱使动脉硬化(Iwano et al., 2005)，导致孕妇流产率增高(Detmar et al., 2006)。环境中的多环芳烃还可通过食物链在人体中富集，诱发癌症(Johnsen et al., 2005)。

国内外学者在土壤多环芳烃毒性评价和生态风险评价方面开展了一系列研究。林纪旺等(2011)运用毒性当量浓度法评价了泉州市部分表层土壤多环芳烃的生态风险；于国光等(2011)也运用毒性当量浓度法评价了杭州市郊区表层土壤多环芳烃的生态风险；吕金刚等(2012)运用生态效应区间法评价崇明岛农田土壤中多环芳烃生态风险；袁红明等(2011)运用生态效应区间法评价了黄河三角洲南部湿地多环芳烃生态风险。虽然近年来国内外学者在土壤多环芳烃生态风险评价时采用了一些新的方法，但毒性当量浓度法由于操作简单、结果通俗易懂，被广泛应用。

1.2 研究目的与意义

土壤作为一种至关重要的自然资源，是所有动植物赖以生存的载体，是大自然中动植物的生存活动最主要的环境。土壤污染可以直接影响生活在该区域的生物的生长发育和繁衍，威胁到土壤正常的生态功能。自然保护区对于保护生物多样性、生态平衡以及各种典型的生态系统等有着重大的意义。多环芳烃具有极强的脂溶性，在土壤中可被植物根系吸收，并且会在植物体内进行迁移、代谢和积累等过程，最终又通过食物链进入其他生物体内，危害其正常的生理功能，严重威胁到自然保护区内生物的多样性；此外多环芳烃难降解、难以被生物利用、其危害会随着时间的累积越来越大。因此，研究自然保护区土壤中多环芳烃的含量状况及各类多环芳烃在自然保护区土壤中的分布特征, 对自然保护区内土壤和生态环境的保护有着重要意义。目前，国内对于农田土壤和工业区土壤的研究较多，而对于自然保护区土壤中多环芳烃的组分特征及来源的研究尚不多见。

本研究拟通过对苏北两自然保护区表层土壤多环芳烃含量调查，了解保护区表层土壤中多环芳烃含量水平，揭示表层土壤多环芳烃组分特征及来源，探明土壤多环芳烃的生态风险，为自然保护区的保护提供决策支持。

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