土壤生物与生物化学课程论文

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土壤生物与生物化学课程论文多环芳烃在土壤中的迁移转化

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班级：0901

2010.10.13

多环芳烃在土壤中的迁移转化

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摘要多环芳烃是毒性的土壤有机污染物，由于其对人类健康的巨大威胁，对其的研究比较广泛。本文探讨了多环芳烃的来源及其造成的污染水平，总结了其在土壤中主要的迁移转化途径，并基于此提出了几点新的方向，以期利用现有成果找到抑制多环芳烃对人类健康威胁的有效途径。

关键词多环芳烃；土壤吸附；光解；微生物降解

The Movement and Transport of Polycylic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in

Soil. Han Chencai, (0901 of Agricultural Resources and Environment.)

Abstract：Polycylic aromatic hydrocarbons (PAHs) is a kind of toxic organic pollutant, and it’s threaten to our health, so there are a lot of study on it. In this review the sources of PAHs are analyzed, the movement and transport of PAHs in soil are summarized, and some outlooks are raised based on the study to find the approach to better control the threat because of PSHs.

Key words: PAHs；Absorption of Soil；Photolysis；mcroorganisms；

土壤是人类赖以生存的基础，但提供人类生存所需食品的同时，还接受各种污染物。随着我国工农业生产的迅速发展，进入土壤的有机污染物日益增多，包括多环芳烃。多环芳烃有多种促进致癌的物质，可对人体健康产生很大的威胁[22]，其可通过作物吸收积累，经食物链危害人体健康。我国目前已有部分土地受有机污染物轻微污染，但面对地少人多的现实，为保障农产品的供应，在相当长的一段时期内仍需利用这些土壤生产农产品。因此，研究多环芳烃等有机污染物的迁移积累过程，并基于此找到减轻其危害的方法，对生产更有利于人体健康的农产品极为重要。本文回顾已有的相关研究成果，并提出新的可能的研究方向，以期减轻多环芳烃的危害。

一、土壤中多环芳烃的来源及污染水平

目前对土壤中多环芳烃来源及含量的研究较多，且多为区域性研究。总体上讲，多环芳烃主要来源于煤和石油的燃烧，焦化、煤气、煤油等工厂排出的废气、废水和汽车、飞机等交通运输工具以及采暖锅炉和家庭炉灶排放的废气，并且大多吸附在大气和水中的微小颗粒物上，通过沉降和降水冲洗作用进入土壤[4]。据张天彬等对工业发达的东莞市土壤中的多环芳烃的研究[14]，煤、石油的不完全燃烧产物是多环芳烃的重要来源，并且主要来源于煤的燃烧。它们进入土壤的主要途径有两种：一是随同大气颗粒物沉降于土壤表面；二是大气中以气相状态存在的多环芳烃随雨水进入土壤。表层土壤中含量最高的是菲，总的多环芳烃平均含量为413μg／kg，与英国乡村土壤相比，东莞市的多环芳烃含量比较高，但与英国城市土壤相比，含量相当低。屈、苯并葸、苯并萤葸、苯并萤葸、苯并芘、茚并芘、二苯并葸7种组分与多环芳烃总含量之间的相关性很好，这表明7种组分在土壤中的含量大小也影响着土壤中多环芳烃的总含量。

另据汤莉莉等对我国北方重工业城市北京市土壤中多环芳烃的研究[7]，道路公交站和修理厂门口的多环芳烃含量最高，石化、热电厂生括区土壤含量居次，绿化带和居民区娱乐场所土壤最低。总体上讲，二环、三环物质含量很高，萘高达2 450.0μg／kg，蒽为5 201.0μg／kg，通过大气沉降进入土壤的即表现为低环物质，这些物质一般有急性毒性。同时多种高环物质被检出，它们有“三致”作用。这些多环芳烃主要来自化石燃料的不完全燃烧。还有许多学者对杭州[8]、深圳[13]、香港[9]等地也有研究，得出的结论都表明土壤中的多环芳烃含量较高，主要来自化石燃料的燃烧，并通过沉降和雨水进入土壤。

二、多环芳烃在土壤中的迁移转化

总体上讲，多环芳烃进入土壤后可被吸附、发生迁移、被微生物所降解以及被植物吸收。研究清楚每一途径的过程与机理，可以帮助找到抑制其进入和在作物体内积累的方法，以生产对人体健康损害更小的农作物。

1、吸附

多环芳烃进入土壤，根据土壤的水文特征，表层土壤污染可由液态迁移引发到下层土壤污染和溶进地下水[27]。由于土壤是矿物质和有机物复合体的团粒结构混合物，可以有效地对其产生吸附[3]。作用能量主要来自两个方面：一是其作用范围紧靠固体表面的化学力，如共价键、氢桥；二是作用距离较远的静电和范德华引力。因此在土壤中的吸附存在两个速度不同的过程，当多环芳烃快速到达土壤的疏水表面时即被吸附，剩下的迁移到土壤基体中不易到达的部分，这一相对较慢的过程持续时间很长，一直到土壤有机质的吸附能力耗尽并达到平衡为止[2]。关于土壤对多环芳烃的吸附过程，陈静等对砂质土的研究也得出了相似的结论[1]。而总吸附能力取决于土壤有机质的性质、矿物质含量、土壤含水率和土壤中其它溶剂。被土壤吸附的多环芳烃很难被生物降解和利用。有学者就沙子和土壤对多环芳烃的吸附作用进行了比较研究，表明沙子吸附的多环芳烃在接种7天后就降解到检测线以下，而土壤中吸附的多环芳烃的生物降解出现了明显的延迟，并且在土壤中有残余的不能降解的大约为最初加入的23%[27]。说明土壤的吸附作用对多环芳烃的降解有重大影响，残留在土壤中的这部分污染物对作物品质形成长久威胁。在对多环芳烃的清楚工作中，这一部分应该得到重视。

2、光化学降解

有研究表明，光化学转化对有机污染物从土壤中的消失起到了显著作用[24]。土壤中多环芳烃的光化学降解一般发生在土壤空气临界面，即土壤表层1 mm内，直接光解过程一般主要发生在土壤表层0.2至0.4mm范围内。土壤中存在的一些物质可作为光敏剂(如土壤中的有机质)[19]，在太阳光的照射下，这些物质可以和土壤中的多环芳烃发生光敏化反应使有机物降解。间接光解可以在更深的土壤表层中进行[21]。根据的研究，光照16小时后，表层土壤中Flu的的残留率为64.6％，BaA的残留率为29.8％，BaP的残留率为16.7％，且腐殖酸会抑制多环芳烃的光降解[6]。由于苯环能否吸收紫外光[23]，因此含有苯环较多的多环芳烃可以吸收更多