东莞市农业土壤多环芳烃污染及其空间分布特征研究

PAHs Pollution and Spatial Distribution in Agricultural Soils of Dongguan
MA Jin 1 ， ，QIU Xinghua 1 ，ZHOU Yongzhang 2 ，ZHU Tong 1
1. State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control ，College of Environmental Sciences and Engineering ，Peking University ，Beijing 100871 ； 2. Center for Earth Environment and Resources ，Sun Yat-sen University ，Guangzhou 510275 ； E-mail ： jinma@ pku. edu. cn Abstract Investigation on PAHs in agricultural soils in Dongguan，South China were conducted. A total of 59 agricultural soil samples were collected from sites representative of the region for analysis of contents of 16 PAHs. Results show that 13 PAHs were detected with detectable ratios above 90% ，Fle，Phe，Chr and Bbf were detected in all 59 samples，the detectable ratio of Ant was the lowest （13. 56% ） . ∑ PAHs in soil samples is ranged from 29 to 2184 μg / kg， and 44. 07% ， 8. 47% and 3. 39% soil samples were slightly，moderately and heavily polluted by PAHs，respectively. Compared with other regions，Dongguan city is higher in soil PAHs contents，which can be confirmed that the increase of PAHs in agricultural soils is connected with human activities closely. Principal component analysis demonstrate that the above-said 16 PAHs in agricultural soils may have three major contributors，corresponding to biomass burning，volatilization of oil production，and coal burning respectively. It is found that environmental factors （ temperature，humidity），soil characters （ pH，organic materials） and other pollutants（ heavy metals） can affect environmental behaviors of PAHs. By means of ordinary Kriging interpolation，spatial distribution of 16 PAHs were studied. The results indicate that 16 PAHs vary greatly in spatial distribution between types，PAHs contents in west-north soils are much higher than that in south-east soils，and the highest PAHs contents area is in Wangniudun town，which hint that there are some pollutant sources connected with poisonous wastes combustion. Key words agricultural soil ； PAHs ； PCA ； environmental behavior ； spatial distribution
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样品分析
分析仪器采 用 HP6890 Ⅱ GC / HP5973 MSD 。 色
39′22″—23° 09′23″， 东 经 113° 30′03″—114° 14′37″。 属于亚热带海洋性气 候， 年 平 均 温 度 21. 82℃ ， 年平 均降雨量为 1790 mm 。 土 地 面 积 2471. 7 km ， 境内 有 低 山 丘 陵、 台 地 平 原、 洼 地、 滩涂和水 地形复杂， 域 。 自然土壤主要 有 赤 红 壤， 其 次 为 黄 壤、 红 壤、 石 12 个 亚 类， 80 个 土 属， 72 个 土 灰土， 有 7 个 土 类， 种 。 成土母 质 种 类 繁 多， 主 要 有 古 老 变 质 岩、 花岗 岩、 红色沙页岩 、 沉积岩和第四纪的 近 代 沉 积 物 等 5 大类 。
2011 年 1 月 北京大学学报（ 自然科学版） ， 第 47 卷， 第 1 期， Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis ，Vol. 47 ，No. 1 （ Jan. 2011 ）
东莞市农业土壤多环芳烃污染及其 空间分布特征研究
马瑾
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Fig. 1
图 1 东莞市土壤采样点位 Sampling site distribution map of Dongguan
玛瑙研 钵 研 磨 过 60 目 筛 。 准 确 称 取 20 g 土 壤 样 品， 用经抽提过的 滤 纸 包 好， 放 入 索 式 抽 提 器， 加入 200 mL 二氯甲烷和经活化的铜片（ 脱硫） ， 将索式抽 提器置于水浴 箱 （ 46℃ ） ， 循 环 冷 却 水 温 度 22℃ ， 回 在 此 条 件 下 抽 提 48 h 。将 提 取 液 流速度为 6 次 / h ， 旋蒸至约 1 mL ， 加入 10 mL 正己烷进行溶剂转换后 浓缩至约 1 mL 。 将 浓 缩 液 转 移 至 内 径 为 10 mm 的 净化柱进行 净 化， 采 用 正 己 烷 湿 法 装 柱， 依次装入 12 cm 硅胶 、 6 cm 氧化铝和 1 cm 无水硫酸钠 。 先用 15 mL 正己烷淋洗 出 烷 烃 类 化 合 物， 再 用 70 mL 二 氯甲烷 / 正己烷（ 体 积 比 为 3 ∶ 7 ） 淋 洗 出 芳 烃 类 化 合 物（ PAHs ） 。 将淋洗出的 芳 烃 组 分 经 正 己 烷 转 换 溶 剂后旋蒸至约 1 mL ， 定量转移至 5 mL 刻度量管， 用 高纯氮气 吹 至 2 mL 备 用 。 色 谱 分 析 前， 加入内标 PAHs 标样购自 Chem Service 公司 。 物，
1，
邱兴华
1
周永章
2
朱彤
1
1. 北京大学环境科学与工程学院， 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室， 北京 100871 ； 2. 中山大学地球环境与地球资源研究中心， 广州 510275 ； E-mail ： jinma@ pku. edu. cn 摘要 选取位于珠江三角洲的东莞市为研究区域， 采集 59 个代表性表层农业土壤样品， 分析了 16 种优 控 PAHs 的
金属污染 进 行 了 报 道
， 作 为 后 续 研 究， 本文仍以
分 析 该 市 农 业 土 壤 PAHs 污 染 东莞市为研 究 区 域， 并 就 PAHs 环 境 行 为 及 影 状况及其空 间 分 布 特 征， 响因素进行探讨 。
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材料与方法
研究区概况
东莞市地处 PRD 中南部， 珠江口东岸， 北纬 22°
13 种 PAHs 检出率均在 90% 以上， Phe ， Chr 和 Bbf 的检出 率 为 100% ， Ant 的 检 出 率 最 低 其中 Fle ， 含量 。 结果显示， （ 13. 56% ） 。 Σ PAHs 介于 29 ～ 2184 μ g / kg 之间， 8. 47% 和 3. 39% 远超出土壤内 源 性 PAHs 含 量， 分 别 有 44. 07% ， 的土壤样品达到了 PAHs 的轻 、 中、 重度污染水平 。 主 成 分 分 析 及 源 解 析 结 果 表 明， 该 市 农 业 土 壤 PAHs 主 要 有 燃 石油源和煤燃烧源 3 个主要来源 。 与国内其他地 区 相 比， 东 莞 市 农 业 土 壤 PAHs 含 量 处 于 相 对 较 高 的 水 平 。 烧源 、 还对可能影响 PAHs 环境行为的因素进 行 了 分 析， 认 为 环 境 因 素 （ 温 度、 湿 度、 光照）、 土 壤 性 质 （ pH 值 、 有机质含 量） 以及其他污染物（ 重金属） 均会对 PAHs 环境行为产生影 响 。 采 用 克 里 格 插 值 法 对 东 莞 市 农 业 土 壤 PAHs 的 空 PAHs 发 现 不 同 PAHs 组 分 的 空 间 分 布 差 别 很 大 ， 总 体 上 该 市 西 北 部 土 壤 PAHs 含 量 较 高， 间分布特征进行了 分 析， 异常的富集中心在东莞市望牛墩镇附近， 该区域可能存在一些有毒废物焚烧污染源 。 关键词 农业土壤； 多环芳烃； 主成分分析； 环境行为； 空间分布 X171 中图分类号
随着研究的逐步深入人们发现土壤污染是一个复杂的问题污染物的来源和种类繁多包括多环芳烃polycyclicaromatichydrocarbonspahs有机氯农药重金属等而且各种污染物并不是简单地共存于土壤体中它们之间也会发生复杂的物理化学反应从而对其环境行为产生影响因此土壤复合污染引起了广泛关注1
。
近 30 年 来， 珠 江 三 角 洲 （ Pearl River Delta ， PRD ） 经 历 了 快 速 的 工 业 化 、 城 市 化 进 程， 在经济社 会快速发展的同时， 也带来了严重的土壤环境污染 问题
［ 2］
。 笔者曾对 地 处 PRD 的 东 莞 市 农 业 土 壤 重
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国土资源部农业地质与生态地球化学调查项目（ 121201511216 ） 资助 收稿日期： 2010 -01 -13 ； 修回日期： 2010-04-15 ； 网络出版日期： 2010-12-28 网络出版地址： http ： // www. cnki. net / kcms / detail /11. 2442. N. 20101228 . 1659 . 008. html
149北京大学Βιβλιοθήκη 报（ 自然科学版）第 47 卷
土壤圈处于大气圈 、 水圈 、 岩石圈及生物圈的交 是地球表面 各 种 物 理 、 化 学、 生物学过程与反 界面， 应， 界面物质与能量交换与迁移过程等最复杂 、 最频 ， 繁的地带 。 因 此， 土 壤 也 成 为 各 种 污 染 物 的“汇 ” 虽然土壤具有自净功能， 但毕竟有一个限度， 超出这 个限度就会造成土壤污染， 目前， 土壤污染已经成为 全球性的问题 。 随 着 研 究 的 逐 步 深 入， 人们发现土 壤污染是一个复杂 的 问 题， 污染物的来源和种类繁 多， 包 括 多 环 芳 烃 （ polycyclic aromatic hydrocarbons ， PAHs ） 、 有机氯农药 、 重金 属 等， 而且各种污染物并 它们之间也会发生复 不是简单地共存于 土 壤 体 中， 杂的物理化学反应， 从而对其环境行为产生影响， 因 此， 土壤复合污染引起了广泛关注