多环芳烃类有机污染物-生态环境学报.DOC

土壤与沉积物对多环芳烃类有机物的吸附作用 罗雪梅，刘昌明，何孟常 北京师范大学环境学院，北京 100875 摘要：吸附作用是疏水性有机物在土壤和沉积物环境中的重要迁移转化行为之一。多环芳烃是环境中一种重要的疏水性有机污染物。文章着重阐述了多环芳烃类有机物在土壤和沉积物中有机质和粘土矿物吸附机理，指出土壤、沉积物有机质的结构异质性是导致非线形吸附的重要原因；分析了影响多环芳烃吸附过程的诸多因素，并提出该研究领域存在的问题以及今后发展的方向。 关键词：多环芳烃；土壤；沉积物；吸附机理；影响因素 中图分类号：X131.3 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）03-0394-05多环芳烃化合物（PAHs）是指含有两个以上苯环的碳氢化合物，它广泛存在于自然界，种类达100多种，大部分PAHs具有较强的致癌性和致突变性，并证实还具有环境激素的作用。它在环境中的毒性和持久性引起人们极大重视。目前，美国环保局提出了16种多环芳烃作为优先控制污染物。 多环芳烃主要来源于人类活动和能源利用过程，如石油、煤等的燃烧、石油及石油化工产品生产、海上石油开发及石油运输中的溢漏等过程。此外，森林火灾、火山活动、植物和生物的内源性合成等自然过程亦构成了环境中PAHs。我国由于各种矿物燃料的燃烧、工业及石油废水排放，大气、土壤、沉积物、水体和地下水、陆生海生生物中的PAHs污染问题也很突出。 有机污染已是当前存在的重要环境问题，许多学者已对土壤与河流中的多种有机污染物进行研究，如多氯联苯、多环芳烃、农药类等有机污染物在大气、水、沉积物、土壤等环境介质的分布和迁移。国外的诸多学者都对河流沉积物中的PAHs进行调研，如美国、加拿大、法国、英国、俄国等国家都对本国的河流进行了监测和分析。Sanders[1]对美国乔治亚州东南部的Savannah河流沉积物中的PAHs进行分析发现在距Savannah城市的上游、中游的下游沉积物中的PAHs的质量分数变化范围为29~5375 ng/g，高峰值出现在离城市较近的中部的工业区，多环芳烃主要来源于石油热解。Wang Xuchen等[2]测定美国Boston港口沉积物中的多环芳烃质量分数最高值为358 μg/g。J. Viguri[3]在西班牙的Santander海湾沉积物中的16种PAHs达344.6 μg/g。国内研究人员也对主要的河流和海域中的PAHs分布来源进行调研，刘敏等[4]报道长江口宝山和滨岸潮滩14个表层沉积物中多环芳烃分布情况。许士奋等[5]在长江和辽河沉积物中检测出多环芳烃化合物17种，属于美国EPA优先控制的有11种，属于我国有6种。麦碧娴等[6]对珠江三角洲和珠江口沉积物中的 PAHs进行了分布和特征研究，指出该流域已处于高风险生态区。吴莹[7]在渤海海峡柱状沉积物中检出13种多环芳烃化合物。刘现明[8]等人对采集大连湾附近海域的沉积物中PAHs进行了定性和定量分析。 所以，深入探讨PAHs在环境介质中的迁移转化规律对于研究疏水性有机化合物的环境化学行为十分重要，也为我国对有机污染物的管理提供重要的依据。 1 多环芳烃的基本性质及其迁移转化 多环芳烃是一类疏水性有机化合物，在水中的溶解度很小，具有较高的辛醇—水分配系数，易于分配到环境中疏水性有机物中，在生物体脂类中也易于富集浓缩，有较高的生物富集因子（BCF）。PAHs按其物化性质可分为两类：一类为2～3个苯环的低分子量的芳烃，如萘、芴、菲和蒽等，这些化合物易挥发，对水生生物有一定毒性；另一类为4～7个苯环的高分子量芳烃，如芘、荧蒽、苯并[a]芘、晕苯等，这些化合物沸点高，不易挥发，但具有致癌、致突变用。随着结构中芳环数量的增加化合物的稳定性也随着增加。由于PAHs化合物的不同物化性质，决定了它们在环境中的化学行为也是不同的。 目前，人们已经知道最有危害的PAHs苯并[a]芘对人类和动物的作用机理，它可经多途径进入肌体，通过血液循环系统快速分布于全身，在经体内细跑色素P-450单一氧化酶的作用后，生成代谢产物二氢二醇环氧化物，虽然它可与体内的内源性物质如谷胱甘肽等物质结合后排出体外而减少，但二氢二醇环氧化物能与DNA发生作用而产生基因突变，最终导致机体癌变。另外，实验数据已证实暴露于苯并[a]芘的鼠类及其子孙还可导致其免疫力下降，急性暴露则可降低寿命乃至死亡[9]。 在土壤和沉积物环境中，大多数PAHs因较强的疏水性趋向于分配到土壤或沉积物颗粒上去，并与天然有机物发生相互作用，很少保留在水体当中。当沉积物一旦遭到严重的污染，在与上覆水体发生相互频繁的交换作用时，被污染的沉积物环境还将成为水体再次污染的潜在来源，造成二次污染。 PAHs在环境中的降解速度与芳香环数有关，随着多环芳烃苯环数量的增加，其降解速