城市土壤中多环芳烃毒性及生态风险评价研究进展

城市土壤中多环芳烃毒性及生态风险评价研究进展

Abstract: With the acceleration of urbanization process in China, urban soil Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs) increasing pollution. Terms of distribution and sources of PAHs reviewed article from urban soils latest research results achieved on human factors affecting urban soil PAHs distribution, natural factors, common PAHs harm, as well as more urban soils risk Assessment of PAHs pollution in a comprehensive exposition, especially for risk calculation and analysis of PAHs are summarized. Finally, focus on the future development trend of urban and polycyclic aromatic hydrocarbons in soil research were discussed.

Key word: urban soil, PAHs, source analysis, ecological risk assessment

摘要：随着我国城市化进程的加快,城市土壤中的多环芳烃(PAHs)污染日益严重。本文从城市土壤中多环芳烃的分布和来源等方面综述了国内外取得的最新研究成果,对影响城市土壤多环芳烃分布的人为因素、自然因素,常见的多环芳烃危害和来源解析方法,以及城市土壤多环芳烃污染的风险评价进行了全面的阐述,尤其对多环芳烃生态风险计算分析进行了总结。最后,对未来城市土壤中多环芳烃研究的重点与发展趋势进行了展望。

关键词：城市土壤；多环芳烃；源解析；生态风险评价

1引言

城市土壤是城市生态环境的主要组成部分之一，具有重要的生态、环境和经济功能。随着工业发展和城市化推进，城市土壤环境质量日益恶化，直接或间接影响了城市生态环境质量和人体健康。污染土地置换开发已成为城市土地可持续利用的重要手段，企业所在地原有土地使用性质将发生改变，如进行房地产开发和其他建设。因此，对置换前的土壤进行风险评价非常重要。

根据美国公布的数据估算，到2007年全世界的城市人口已超过总人口数的50%，并且未来30年内这个比例还将大大增加。而城市发展过程中产生的大量工业“三废”、交通废气和生活垃圾，会直接进入土壤或通过降雨、降雪和降尘进入土壤。研究表明，城市地区土壤多环芳烃（PAHs）的浓度在不断增加。虽然土壤发挥着重要的容纳和净化污染物的功能，但在强烈的环境负荷冲击下，土壤的缓冲-净化功能将接近极限，从而对密集的城市人群的健康造成威胁。近年来城市土壤污染研究在世界范围内正在兴起和深化，国内外对城市土壤中多环芳烃的分布和风险评价研究也越来越多。本文就城市土壤中多环芳烃的危害、风险计算和风险评价等方面进行了综述，以期为未来研究提供参考。

2多环芳烃的危害

PAHs的毒性表现在3个方面：其一，对生物体的强致癌性、致畸性及致突变性[1]。人类及动物癌症病变有70%-90%是环境中化学物质引起的[2]，而PAHs 则是环境中致癌化学物质中最大的一类。其二，对微生物生长有强抑制作用[3]。PAHs因水溶性差及其稳定的环状结构而不易被生物利用，它们对细胞的破坏作用抑制了微生物的生长。其三，对酶活性的影响。PAHs进入动物或人体后可损伤体内抗氧化酶的活性，并产生大量活性氧自由基，影响生物的正常生长发育[4]。另外，PAHs经紫外光照射后毒性更大(PAHs的光致毒效应)。

2.1 多环芳烃的致癌性和致畸性

PAHs的致癌性和致畸性对健康的损伤一直是国内外研究的热点，而肺则是主要的靶器官之一。在世界范围内，肺癌仍然是导致死亡的主要原因之一[5]。现有关于身体暴露于PAHs的肺癌风险预测是基于呼吸暴露PAHs的浓度[6]。美国的卡诺等详细分析了一系列有关肺癌流行病学调查资料，表明BaP浓度每100m3增加0.1μg时，肺癌死亡率上升5%[7]。段小丽等的研究表明焦炉工人苯并(a)芘

暴露的肺癌风险约是160/10万，是一般人群的十几倍。同时考虑14种PAHs共同暴露时的肺癌风险比单独考虑苯并(a)芘暴露时高约0.5倍[8]。

PAHs还会引起肝脏的脂肪变性和肝细胞的肿浊变性，影响肝脏的正常解毒、代谢功能，使得组织中的炎性细胞被激活，并在体内增殖、趋化、游走，组织的炎性活动及纤维化加强，从而造成生物体的病变甚至死亡。胡晓蓉[9]进行了罗非鱼的BaP暴露实验，微脂滴的形成反映了肝细胞代谢功能的障碍，随着暴露在其中的BaP浓度的增大，脂肪变性程度的加重，反映出BaP浓度与脂肪变性上的正相关性。

苯并(a)芘对不仅损害生物体的脏器，还会对细胞内的DNA产生损伤。张先勇[10]的马氏珠母贝BaP暴露实验表明，马氏珠母贝血淋巴细胞在BaP的暴露下，DNA受到明显的损伤，在不同染毒浓度下彗星尾矩和彗星尾部DNA百分含量的变化与尾长的变化具有相似性，都是先增加后降低。

2.2多环芳烃对微生物的影响

在多环芳烃中，菲属于较简单的低分子量PAHs，由三个苯环连接而成。菲不仅在污染环境中的含量高，对人的呼吸道和皮肤有毒害作用，而且累积在土壤中后，会对土壤微生物的生长产生影响。夏颖[11]的实验表明，菲对好氧细菌，真菌和放线菌种群数量的影响是不相同的。菲促进了好氧细菌的生长，并且随着菲浓度的增长，刺激作用也明显增强，最大提高率可达165%；菲对真菌和放线菌的影响则主要表现为抑制作用。

2.3多环芳烃对酶的影响

环境中的PAHs污染物可以通过水体、沉积物和食物等渠道进入生物体中，产生氧化还原循环。在污染胁迫下，生物体会产生氧化应激，通过细胞内的各种反应系统，产生大量这种危害性极大的活性氧自由基，并超过了肌体抗氧化防御体系的还原能力，破坏了ROS和抗氧化防御系统之间建立的平衡体系，对生物大分子和重要的细胞内转化过程造成氧化损伤，而且这种氧化损伤，通过不同的ROS分子和其他氧化产物，在肌体内扩散，从而造成氧化胁迫，并对肌体的健康造成损害，产生一系列的疾病，包括癌症的形成和心血管疾病的产生等。

宋玉芳[12]以玉米为供试植物，进行了土壤菲、芘暴露的生态毒理响应研究，结果表明，微粒体细胞色素（P450）活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性与低浓度