焦文濤，王鐵宇，呂永龍，羅維，胡文友

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085

環(huán)渤海北部沿海地區(qū)表層土壤中PAHs的污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

焦文濤，王鐵宇，呂永龍*，羅維，胡文友

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085

系統(tǒng)采集了環(huán)渤海北部沿海地區(qū)31個(gè)表層土壤樣品，利用GC/MS分析了16種US EPA優(yōu)控多環(huán)芳烴（PAHs）的含量和組分特征，運(yùn)用主成分因子載荷法揭示了其污染來源，并初步評(píng)價(jià)了其風(fēng)險(xiǎn)水平.結(jié)果表明，沿海地區(qū)65%的土壤已被污染，最高污染樣點(diǎn)PAHs含量達(dá)920.4ng·g-1，平均含量309.5ng·g-1，與國內(nèi)外相關(guān)研究比較，處于中低等污染水平.各類燃料的不完全燃燒是該地區(qū)土壤中PAHs的主要來源，石油類揮發(fā)或泄漏對(duì)采油區(qū)土壤中PAHs的累積影響顯著.

土壤污染；多環(huán)芳烴；環(huán)渤海地區(qū)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

Received 1 October 2009 accepted 10 November 2009

Abstract：Concentrations,distribution,sources and risk level of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）listed for prior control by US EPA were studied along the north costal area of the Bohai Sea.PAH contents in 31 surface soil samples from this area were detected by gas chromatography equipped with mass spectrometry（GC/MS）.Principal component analysis was made to identify sources of PAH pollutants.Results showed that,1）PAH concentrations in this area ranged from 66.3ng·g-1to 920.4ng·g-1,which suggested that there were low to mid levels of PAH contamination; 2）According to PCA analysis,incomplete combustion and burning of fuels were the major sources for the contamination, while petroleum volatilization and leakage had influences on the PAH accumulation in petroleum industrial area.3）Pollution risk analysis showed that 65%of the Tianjin Binhai Industrial Area was contaminated by PAHs.

Keywords：soil contamination；polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）；costal area of the Bohai Sea；risk assessment

1 引言（Introduction）

多環(huán)芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）是廣泛分布于全球環(huán)境中的微量有毒有機(jī)污染物.由于其毒性及致癌性，早在1976年US EPA就將16種PAHs列入優(yōu)先控制的有毒有機(jī)污染物黑名單.土壤是PAHs的一個(gè)重要的匯，研究表明，近100～150年來，土壤中PAHs含量在不斷增加（Jones et al.,1989;Ockenden et al.,2003；馮嫣等，2009）.進(jìn)入土壤的PAHs可能通過擴(kuò)散作用進(jìn)入大氣，或被植物地下部分吸收，從而進(jìn)入食物鏈.因此，研究土壤中PAHs的濃度水平和空間分布對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域污染具有重要意義，也能為相關(guān)的管理決策提供基礎(chǔ)依據(jù)（鄧歡等，2009）.

在環(huán)渤海北部地區(qū)高強(qiáng)度的工農(nóng)業(yè)和交通活動(dòng)中，大量燃用煤炭、石油、生物質(zhì)等能源，帶來了高密度的PAHs排放.已有研究表明，環(huán)渤海北部地區(qū)各環(huán)境介質(zhì)已不同程度遭受 PAHs污染（Zhang et al.,2006;左謙等，2007;劉瑞民等，2008;Wang et al.,2009）.雖然不少研究者已對(duì)該地區(qū)的局部地域進(jìn)行了深入研究（宋雪英等，2008），但對(duì)區(qū)域尺度下土壤和沉積物中PAHs污染水平的研究相對(duì)較少，特別是對(duì)其空間分布仍缺乏全面認(rèn)識(shí)（左謙等，2007;劉瑞民等，2008）.本研究根據(jù)環(huán)渤海北部灤河、遼河、大清河、五里河、雙臺(tái)子河、鴨綠江等幾條入海河流及周邊土地利用類型，將距渤海100km以內(nèi)的主要入海河流下游和入?？诩s29萬km2土地劃為研究區(qū)域，研究了環(huán)渤海北部地區(qū)表層土壤中US EPA優(yōu)控的16種PAHs的殘留水平和污染特征，并借助GIS技術(shù)和SPSS統(tǒng)計(jì)方法對(duì)其空間分布、來源、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了探討.

2 材料與方法（Materials and methods）

2.1 樣品采集與處理

環(huán)渤海北部地區(qū)地處華北和東北，包括河北省的唐山和秦皇島及遼寧省的葫蘆島、錦州、盤錦、營口、大連和丹東等八個(gè)地市，總?cè)丝诮?800萬.該地區(qū)年均氣溫10.6℃，年均相對(duì)濕度67.7%，年均降水量580.0mm，年均日照時(shí)數(shù)2312.2h.作為中國沿海最發(fā)達(dá)的區(qū)域之一，該地區(qū)依托自身的能源和礦產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，一直以來都是全國重要的工業(yè)基地和能源生產(chǎn)基地，也是我國主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地之一.

2008年5月，在研究區(qū)域圍繞入海的主要河流下游、入海口及周邊土壤展開布點(diǎn)采樣，共采集了0～20cm表層土壤樣品31個(gè)（樣品分布為唐山6個(gè)，秦皇島 3個(gè)，葫蘆島 4個(gè)，錦州 5個(gè)，盤錦 2個(gè)，營口3個(gè)，大連4個(gè)，丹東4個(gè)）（圖1）.在半徑為5m的范圍內(nèi)采集5個(gè)樣點(diǎn)組成1個(gè)混合樣品，混勻后采用四分法取1kg，同時(shí)記錄樣點(diǎn)周邊環(huán)境信息并用GPS定位.土樣在室內(nèi)風(fēng)干后用四分法取部分土樣用瑪瑙研缽進(jìn)一步研磨，過100目尼龍篩，所有樣品制備后低溫保存?zhèn)溆?

2.2 樣品提取、凈化、分析測(cè)定和質(zhì)量控制詳見文獻(xiàn)（Jiao et al.,2009）.

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用 SPSS 13.0進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析.

3 結(jié)果與分析（Results and analysis）

3.1 土壤PAHs的殘留及組成特征

表1為土壤中PAHs分析結(jié)果.環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中16種PAHs總含量（∑16PAHs）算術(shù)平均值為309.5ng·g-1，最低含量為 66.3ng·g-1，位于唐山地區(qū)的農(nóng)作區(qū)，周邊無工廠等點(diǎn)源的存在，主要受農(nóng)耕、施肥和收割等農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響；最高含量為 920.4ng·g-1，采樣于大連莊河市郊，次之為822.5ng·g-1（丹東）和802.1ng·g-1（葫蘆島），這些點(diǎn)位的共同特點(diǎn)是周邊有冒著黑煙的工廠存在或是在城市的邊緣，表明人類活動(dòng)已經(jīng)對(duì)土壤環(huán)境中PAHs的含量產(chǎn)生了明顯的影響.其余多數(shù)樣點(diǎn)中PAHs含量在400.0ng·g-1以下.一般說來，由于相對(duì)發(fā)達(dá)的工業(yè)、交通以及相對(duì)集中的燃煤采暖，城市和工業(yè)區(qū)及其周邊地區(qū)土壤中PAHs污染水平高于山區(qū)、遠(yuǎn)郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)（Nadal et al., 2004;Wang et al.,2007）.

表1 環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量描述性統(tǒng)計(jì)分析Table 1 Description of contents of 16 measured PAHs in the surface soils

7種致癌性 PAHs的含量（∑7PAHcars）在28.9～549.1ng·g-1之間，算術(shù)平均值為150.9ng·g-1，占PAHs總量的45%，幾個(gè)高值點(diǎn)位的所占比例均在55%以上，同時(shí)∑4-6 r PAHs的中值濃度幾乎是∑2-3 r PAHs的5倍，這種情況表明環(huán)渤海北部地區(qū)土壤PAHs可能具有較高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).

16種PAHs在土壤中均有較高的檢出率，除Nap和Ace的檢出率為94%外，其他PAHs的檢出率均為100%，PAHs的高檢出率說明在環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs普遍存在.單個(gè)組分中含量最高的是BbF（50.8ng·g-1），Phe（40.0ng·g-1）次之，較低的是 DBA（1.5ng·g-1）、An（4.9ng·g-1）、Ace（3.5ng·g-1）、Acy（3.7ng·g-1）和 BkF（6.4ng·g-1），其他組分的含量介于10～30ng·g-1之間.

3.2 土壤中PAHs的空間分布

環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量存在一定空間差異（圖2），從不同省份來看，遼寧土壤中PAHs累積（351ng·g-1）高于河北（207ng·g-1）.作為中國的老工業(yè)基地，遼寧工業(yè)和經(jīng)濟(jì)水平都較河北發(fā)達(dá)，土壤PAHs污染的地區(qū)差異很好地體現(xiàn)了人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境施加的影響.

從不同地市來看，葫蘆島地區(qū)土壤中PAHs含量最高（490ng·g-1），其次為丹東（422ng·g-1），含量最低的為唐山（163.3ng·g-1）.葫蘆島地區(qū)金屬冶煉排放可能對(duì)當(dāng)?shù)豍AHs累積有很大貢獻(xiàn).葫蘆島市是礦業(yè)開發(fā)時(shí)間早、礦山企業(yè)較多的地區(qū)，有東北和華北地區(qū)唯一的大型有色金屬冶煉企業(yè).值得注意的是作為知名旅游城市的秦皇島土壤中PAHs達(dá)295.7ng·g-1，應(yīng)引起重視.唐山土壤中PAHs含量雖然較低，但隨著曹妃甸工業(yè)區(qū)的建成，一些重污染企業(yè)等落戶唐山，將對(duì)唐山環(huán)境產(chǎn)生較大的影響.

與該區(qū)域之前研究相比，本研究中環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量遠(yuǎn)低于宋雪英等（2008）對(duì)遼河流域表層土壤中PAHs含量的研究報(bào)道，其報(bào)道錦州市區(qū)城市用地為2937ng·g-1，錦州市黑山縣農(nóng)田為1884ng·g-1，盤錦市遼河油田農(nóng)田為784ng·g-1，營口石佛鎮(zhèn)農(nóng)田為1360ng·g-1，營口遼河入海口鹽田為893ng·g-1，并判定土壤中PAHs的污染源主要為燃燒污染源和交通污染源；本研究中環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量同樣遠(yuǎn)低于大連城區(qū)的平均水平（（6506±5726）ng·g-1）（Wang et al.,2007）.產(chǎn)生差異的主要原因可能是，宋雪英等（2008）和Wang等（2007）的研究主要集中在城區(qū)或鋼鐵、電力等化石燃料消耗大的PAHs點(diǎn)源排放相對(duì)集中的地區(qū).本研究結(jié)果與左謙等（2007）對(duì)環(huán)渤海西部地區(qū)土壤大尺度的調(diào)查結(jié)果比較接近，其研究中土壤PAHs均值為（546±854）ng·g-1，天津地區(qū)土壤PAHs的含量普遍較高，對(duì)環(huán)渤海西部地區(qū)土壤PAHs影響較大，河北省北部是土壤PAHs低濃度的分布區(qū).本研究結(jié)果也與大連郊區(qū)（（407±78）ng·g-1）和農(nóng)村地區(qū)（（223±6）ng·g-1）土壤中PAHs含量比較接近（Wang et al.,2007）.不同地區(qū)的PAHs污染程度雖有一定差異，但基本符合市區(qū)＞近郊區(qū)＞郊縣＞遠(yuǎn)郊縣的規(guī)律.由于本研究采樣點(diǎn)多在遠(yuǎn)離城區(qū)或工業(yè)點(diǎn)源的地區(qū)，所以土壤PAHs整體含量偏低也在情理之中.

3.3 主成分分析

不同環(huán)數(shù)PAHs的相對(duì)豐度可以反映熱解或石油類污染等不同來源，通常4環(huán)及4環(huán)以上高分子量的PAHs主要來源于化石燃料高溫燃燒，而低分子量的2環(huán)和3環(huán)PAHs則來源于石油類污染或天然成巖過程（Mai et al.,2002;趙洪濤等，2009）.環(huán)渤海北部地區(qū)表層土壤中4～6環(huán)PAHs占到總量的76%（表1），可以初步推斷，表土中PAHs的污染主要是由燃燒引起的.在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步運(yùn)用主成分分析方法識(shí)別其來源.主成分分析之前，先用KMO和Bartlett測(cè)試，判斷是否適合進(jìn)行主成份分析.土壤中KMO’s值為0.708，該值大于 0.5，Bartlett’s測(cè)試值為 755，P值（sig.= 0.000）＜0.05，故可認(rèn)為本數(shù)據(jù)矩陣可以進(jìn)行主成分分析.主成分分析提取因子解釋總體變量情況見表2.由表2可見，前4個(gè)提取因子初始特征值超過1，總方差解釋分別為59.9%、11.5%、7.7%和6.7%，累積方差解釋達(dá)85.9%，其他單個(gè)因子的總方差解釋不足4%，此處不予以討論.經(jīng)過正交旋轉(zhuǎn)后（表3），可以看出，PC1（Principal Component）主要與4～6環(huán)的高分子量多環(huán)芳烴Chr、BbF、Inp、BaP、Flu、BaA、Pyr、BkF和 BgP相關(guān)，PC2主要與2～3環(huán)的低分子量多環(huán)芳烴 Fl和An相關(guān)，Acy、DBA和Ace主要在PC3、PC4上.而An和Phe在與PC1和PC2上均有較高的荷載.

表2 環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中16種PAHs主成份分析中各因子總方差解釋Table 2 Total variance explained of PCA of 16 PAHs in soils

表3 環(huán)渤海地區(qū)土壤中16種PAHs主成份矩陣Table 3 Rotated component matrix of 16 PAHs from the surface soils

研究表明，Chr、BbF、Inp、BaP、Flu、BaA、Pyr、BkF和BgP等高分子量PAHs都是燃料燃燒的典型代表物質(zhì)（趙洪濤等，2009），所以和高分子量相關(guān)的PC1基本上反映了燃料不完全燃燒的排放，進(jìn)一步推斷研究區(qū)PAHs主要源于燃燒源.Pyr是化石燃料（尤其是煤和柴油）及其他有機(jī)材料燃燒后生成的主要成分之一（Wilcke,2000）.由于石油產(chǎn)品中幾乎不含 BaP，BaP也常被當(dāng)作燃燒源PAHs的標(biāo)志（常見于燃煤和機(jī)動(dòng)車尾氣中），BaA和Chr常是柴油和天然氣的燃燒產(chǎn)物（Rogge et al.,1993a），Phe、Fla、Pyr和 Ane的排放是煤燃燒源的重要特征（Harrison et al.,1996），BaA、BaP和Bkf是天然氣燃燒和家庭烹飪的重要指示物（Rogge et al.,1993b），汽油不完全燃燒會(huì)釋放出Bbf、Bkf、Chr和Bgp等物質(zhì)（Simcik et al.,1999），Inp則源于柴油動(dòng)力燃燒的重要指示物（Sicre et al.,1993），InP、BgP經(jīng)常被用作判斷交通污染排放輔助性標(biāo)志.可見，土壤中PC1主要含有跟煤燃燒和柴油燃燒排放相關(guān)的PAHs特征，說明煤和木材的燃燒、柴油燃燒廢氣及汽油引擎排放是本研究區(qū)PAHs的主要來源.據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年環(huán)渤海北部區(qū)域擁有工業(yè)企業(yè)數(shù)8000余個(gè)，只占全國工業(yè)企業(yè)總數(shù)量的2.8%，但是其工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到1.9×108萬元，占全國工業(yè)總產(chǎn)值的6.1%（國家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司，2007），且多數(shù)以煤炭為主要燃料來源.此外，還燒掉數(shù)百萬噸的燃料油與數(shù)百萬噸機(jī)動(dòng)車用汽油、柴油等，交通的不斷發(fā)展也給環(huán)渤海北部地區(qū)的環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染問題.這提醒我們應(yīng)該主要從減少煤的燃燒和控制機(jī)動(dòng)車尾氣的排放方面入手來削減PAHs的產(chǎn)生.土壤中其他主成分主要代表了易揮發(fā)的低分子量PAHs，反映了石油產(chǎn)品滲漏的貢獻(xiàn)，本研究區(qū)是我國主要的石油開發(fā)區(qū)之一，石油開采也對(duì)本地區(qū)土壤中PAHs的累積有一定的貢獻(xiàn).

環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs的主要來源是化石燃料的不完全燃燒并混合有石油源的影響，這與以往該區(qū)域小范圍的研究結(jié)果一致（宋雪英等，2008）.

3.4 土壤中PAHs污染水平及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

土壤中典型的內(nèi)源（由植物合成和自然焚燒產(chǎn)生的）PAHs的值為1～10ng·g-1（Edwards,1983），環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量遠(yuǎn)高出自然值，表明這些土壤中PAHs均受到人為因素的影響.文獻(xiàn)中不同地區(qū)土壤中PAHs殘留的對(duì)比如表4所示.由表4可見，環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量的平均值為309.5ng·g-1，高于香港郊野（（34.2±16.0）ng·g-1）和城區(qū)（（169±123）ng·g-1）土壤中PAHs含量（Zhang et al.,2006），高于珠江三角洲典型農(nóng)業(yè)土壤（244.2ng·g-1）和長江三角洲土壤中PAHs的含量（397ng·g-1），高于波蘭農(nóng)田（264ng·g-1）、泰國曼谷（130ng·g-1）、韓國農(nóng)業(yè)區(qū)（236ng·g-1）和瑞士（范圍71～8465ng·g-1，中值247ng·g-1）.

表4 相關(guān)研究區(qū)域土壤中PAHs殘留的對(duì)比分析Table 4 Comparison of PAH contents in surface soils of other researches

本研究區(qū)土壤中PAHs含量平均值低于天津市表土（839ng·g-1）、天津西部菜地土壤中PAHs的濃度（1083ng·g-1）、北京市四環(huán)以內(nèi)的土壤含量（1637ng·g-1）、英國城市土壤（4240ng·g-1）、Estonian（（2200±1396）ng·g-1）、New Orleans城區(qū)（3731ng·g-1）.總體來看，環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs處于中低等含量水平.

南方較高的溫度、濕度和較強(qiáng)的紫外輻射，使得珠江三角洲和長江三角洲土壤中PAHs的揮發(fā)、光解、微生物降解等過程的強(qiáng)度比環(huán)渤海北部地區(qū)大，這造成了渤海北部地區(qū)土壤中PAHs高于珠江三角洲和長江三角洲的現(xiàn)象.Wilcke（2000）和劉瑞民等（2008）還指出，揮發(fā)、光解、微生物等過程的強(qiáng)烈程度尚不能單獨(dú)解釋上述低值現(xiàn)象.供暖燃燒是北方環(huán)境中PAHs的一個(gè)重要來源，由于地處亞熱帶，珠江三角洲和長江三角洲的供熱燃燒量要遠(yuǎn)小于地處溫帶的環(huán)渤海北部地區(qū)，這是造成環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs含量較高的另一個(gè)重要原因.另外，南方的年降雨量也遠(yuǎn)大于北方，PAHs隨土壤顆粒以及可溶性有機(jī)碳下移的可能性也增強(qiáng)了南方土壤中PAHs的流失.

目前，我國尚無土壤PAHs的評(píng)價(jià)或治理標(biāo)準(zhǔn)，只規(guī)定農(nóng)用污泥中的最高允許含量為3000ng·g-1（GB 4284-84）.國際上目前也無統(tǒng)一的土壤PAHs的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).荷蘭制定的PAHs土壤恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)只涉及到16種PAHs中的10種（表5）：Nap、Phe、An、Flu、Chr、BaA、BaP、BkF、BgP和 Inp，限量值分別為15、50、50、15、20、20、25、20和25ng·g-1；加拿大環(huán)境委員會(huì)制定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)業(yè)區(qū)域所采用的治理標(biāo)準(zhǔn)涉及到Nap、Phe、Pyr、BaA、BaP、Inp和DBA等7種PAHs，其限量值均為100ng·g-1.依據(jù)荷蘭制定的PAHs土壤恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中Flu、Chr、BaA、BaP、BkF和Inp整體存在不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，Nap、Phe和BgP部分點(diǎn)位存在超標(biāo)現(xiàn)象；依據(jù)加拿大環(huán)境委員會(huì)制定的PAHs土壤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中7種PAHs整體不存在超標(biāo)現(xiàn)象，部分點(diǎn)位BbF存在超標(biāo)現(xiàn)象.綜合來看，環(huán)渤海北部地區(qū)土壤中PAHs單體存在輕度污染，有一定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，BbF為主要的單體PAHs污染物.

表5 荷蘭和加拿大PAHs相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（CCME,1996a;1996b）Table 5 Soil PAH criterions of Netherland and Canada（CCME,1996a;1996b）

Maliszewska-Kordybach（1996）對(duì)波蘭農(nóng)業(yè)土壤中16種優(yōu)控PAHs的污染程度進(jìn)行研究，提出了土壤中PAHs污染的總量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，多年來該分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)被研究者們廣泛借鑒和參考（Ping et al., 2007）.該標(biāo)準(zhǔn)主要源于歐洲土壤中PAHs的濃度、人類暴露風(fēng)險(xiǎn)估算和平均攝入量3個(gè)方面考慮，將土壤PAHs濃度分為4個(gè)級(jí)別：清潔（＜200ng·g-1）、輕度污染（200～600ng·g-1）、中度污染（600～1000ng·g-1）和重污染（＞1000ng·g-1）.鑒于本研究采集樣品大多在遠(yuǎn)離城市的農(nóng)作區(qū)域和此標(biāo)準(zhǔn)來自對(duì)農(nóng)業(yè)土壤PAHs的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，因此選擇此標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)環(huán)渤海北部地區(qū)土壤PAHs污染的總量標(biāo)準(zhǔn).

依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)渤海北部地區(qū)35%的土壤屬于清潔土壤，剩余的65%屬于被污染的土壤，其中輕度污染的為55%，中度污染的比例為10%，無重度污染.土壤中PAHs高污染點(diǎn)位主要分布在葫蘆島、大連莊河及丹東等地，這些點(diǎn)位的共同特點(diǎn)是周邊有冒著黑煙的工廠存在或是在城市的邊緣；清潔土壤主要分布在遠(yuǎn)離城區(qū)或工業(yè)點(diǎn)源地區(qū)，如唐山地區(qū)灤河的入?？冢?42ng·g-1），除了大面積農(nóng)田和荒地，附近連居住的居民都較少，基本可以反映該地區(qū)的背景水平.由此可以看出，環(huán)渤海北部區(qū)土壤PAHs整體處于輕度污染，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小.本研究主要集中在相對(duì)偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，能比較好地反映應(yīng)研究區(qū)廣大農(nóng)村土壤中PAHs的污染水平，但很難代表工業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)、人口相對(duì)集中的城市地區(qū)土壤中PAHs的污染水平.

綜合以上研究得到如下結(jié)論：

1）環(huán)渤海北部地區(qū)US EPA優(yōu)先控制的16種典型PAHs土壤殘留量介于68.3～920.4ng·g-1之間，平均含量為309.5ng·g-1，處于中低等污染水平.

2）本區(qū)域PAHs的組分特征是以4～6環(huán)的高環(huán)組分為主，在土壤中分別占總含量76%的比例，并呈現(xiàn) 4環(huán)＞5環(huán)＞3環(huán)＞6環(huán)＞2環(huán)的組分特征，BkF、Phe、Inp、Flu和Pyr是研究區(qū)主要的單體污染物.

3）主成分分析顯示，研究區(qū)土壤中PAHs主要來源于燃料的不完全燃燒并混有石油源的影響.

4）該區(qū)域65%的土壤受到污染，無重度污染區(qū)域，主要分布在葫蘆島、大連莊河及丹東等地，受城市活動(dòng)和工業(yè)點(diǎn)源影響較大.

CCME（CanadianCouncilofMinistersoftheEnvironment）. 1996a.A Protocolforthe Derivation ofEnvironmentaland Human Health Soil Quality Guidelines［R］.CCME-EPC-101E. Ottawa,Canada:CCME

CCME（Canadian Council of Ministers of the Environment）. 1996b.Guidance ManualforDeveloping Site-Specific Soil Quality Remediation Objectives for Contaminated Sites in Canada［R］.En-108-4/9 1996E.Ottawa,Canada:CCME

Deng H,Guo G X,Qiao M.2009.Advances in the biological indicators for toxicity assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons contaminated soil-a review［J］.Asian Journal of Ecotoxicology,4：1-13（in Chinese）

DeparmentofUrban Socialand Economic Survey,National Bureau of Statistics of China.2007.China CitiesYearbook［M］. Beijing:Yearbook of China’s Cities Press（in Chinese）

Desaules A,Ammann S,Blum F,Brandli R C,Bucheli T D, Keller A.2008.PAH and PCB in soils of Switzerland-status and critical review ［J］.Journal of Environmental Monitoring,10：1265-1277

Duan Y H,Tao S,Wang X J,Li B G,Xu F L,Liu W X, Cao J,Zhu L Z,Luo Y M.2005.Spatial distribution and sourcesofPAHsin Tianjin’stopsoil［J］.Acta Pedologica Sinica,42：942-947（in Chinese）

Edwards N T.1983.Polycyclic Aromatic-hydrocarbons（PAHs）in the terrestrial environment-a review［J］.Journal of Environmental Quality,12：427-441

Feng Y,Lü Y L,Jiao W T,Wang T Y,Wang G,Shi Y J, Luo W.2009.Distribution and risk ofpolycyclic aromatic hydrocarbons in soils from different workshops of an abandoned coking factory in Beijing［J］.Asian Journal of Ecotoxicology,4：399-407（in Chinese）

Harrison R M,Smith D J T,Luhana L.1996.Source apportionmentofatmosphericpolycyclicaromatichydrocarbons collected from an urban location in Birmingham,UK［J］. Environtal Science&Technology,30：825-832

Jiao W T,Lu Y L,Wang T Y,Li J,Han J Y,Wang G,Hu W Y.2009.Polycyclic aromatic hydrocarbons in soils around Guanting Reservoir,Beijing,China［J］.Chemistry and Ecology, 25：39-48

Jones K C,Stratford J A,Waterhouse K S.1989.Increase in the polycyclic aromatic hydrocarbons content of an agricultural soil over the last century［J］.Environmental Science&Technology, 23：95-101

Li X H,Ma L L,Liu X F,Fu S,Cheng H X,Xu X B. 2006. Polycyclic aromatic hydrocarbon in urban soil from Beijing,China［J］.Journal of Environmental Sciences,18：944-950

Liu R M,Wang X J,Zhang W.2008.Regional environment risk assessment and probability distribution of topsoil PAHs in Tianjin Area［J］.Environmental Science,29：1719-1723（in Chinese）

Ma L L,Chu S G,Wang X T,Cheng H X,Liu X F,Xu X B.2005.Polycyclic aromatic hydrocarbons in the surface soils from outskirts of Beijing,China［J］.Chemosphere,58：1355-1363 Mai B X,Fu H M,Sheng G Y,Kang Y H,Lin Z,Zhang G, Min Y S,Zeng E Y.2002.Chlorinated and polycyclic aromatic hydrocarbons in riverine and estuarine sediments from Pearl River Delta,China［J］.Environmental Pollution,117：457-474

Maliszewska-Kordybach B.1996.Polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soils in Poland:Preliminary proposals for criteria to evaluate the level of soil contamination［J］.Applied Geochemistry, 11：121-127

Mielke H W,Wang G,Gonzales C R,Le B,Quach V N, Mielke P W.2001.PAH and metal mixtures in New Orleans soils and sediments［J］.Science of the Total Environment,281：217-227

Nadal M,Schuhmacher M,Domingo J L.2004.Levels of PAHs in soil and vegetation samples from Tarragona County,Spain［J］. Environmental Pollution,132：1-11

Nam J J,Song B H,Eom K C,Lee S H,Smith A.2003.Distribution of polycyclic aromatichydrocarbonsin agricultural soils in South Korea［J］.Chemosphere,50：1281-1289

Ockenden W A,Breivik K,Meijer S N,Steinnes E,Sweetman A J,Jones K C.2003.The global recycling of persistent organic pollutants is strongly retarded by soils［J］.Environmental Pollution, 121：75-80

Ping L F,Luo Y M,Zhang H B,Li Q B,Wu L H.2007. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in thirty typical soil profiles in the Yangtze River Delta region,East China［J］. Environmental Pollution,147：358-365

RoggeWF,HildemannLM,MazurekM A,CassG R, Simoneit B R T.1993a.Sources of fine organic aerosol 3.road dust,tire debris,and organometallic brake lining dust-roads as sources and sinks［J］.Environmental Science&Technology,27：1892-1904

RoggeWF,HildemannLM,MazurekM A,CassG R, Simoneit B R T.1993b.Sources of fine organicaerosol5.natural-gas home applances［J］.EnvironmentalScience & Technology,27：2736-2744

Saltiene Z,Brukstiene D,Ruzgyte A.2002.Contamination of soil by polycyclic aromatic hydrocarbons in some urban areas［J］. Polycyclic Aromatic Compounds,22：23-35

Sicre M A,Broyelle I,Lorre A,Saliot A.1993.Sources andtransport of particulate hydrocarbons in the Meso-Tidal Changjiang Estuary［J］.Estuarine Coastal and Shelf Science,37：557-573

Simcik M F,Eisenreich S J,Lioy P J.1999.Source apportionment and source/sink relationships of PAHs in the coastal atmosphere of Chicago and Lake Michigan［J］.Atmospheric Environment, 33：5071-5079

Song X Y,Sun L N,Yang X B,Qu Y J,Sun T H.2008. Contamination status of polycyclic aromatic hydrocarbon in topsoils of Liao River Basin［J］.Journal of Agro-Environment Science,27：216-220（in Chinese）

Tao S,Cui Y H,Xu F,Li B G,Cao J,Liu W,Schmitt G, WangX J,ShenW,QingB P,SunR.2004.Polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）in agricultural soil and vegetables from Tianjin［J］.Science of the Total Environment,320：11-24 Wang Z,Chen J W,Qiao X L,Yang P,Tian F L,Huang L P. 2007.Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons from urban to rural soils:A case study in Dalian,China［J］. Chemosphere,68：965-971

Wang Z,Chen J W,Yang P,Tian F L,Qiao X L,Bian H T, Ge L K.2009.Distribution of PAHs in pine（Pinus thunbergii）needles and soils correlates with their gas-particle partitioning［J］.Environtal Science&Technology,43：1336-1341

Wilcke W.2000.Polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）in soil-a review［J］.Journal of Plant Nutrition and Soil Science,163：229-248

Wild S R,Jones,K C.1995.Polynuclear aromatic hydrocarbons in the united kingdom environment: A preliminary source inventory and budget［J］.Environmental Pollution,88：91-108

Yang G Y,Zhang T B,Gao S T,Guo Z X,Wan H F,Gao Y X.2008.Source and distribution characteristicsofpolycyclic aromatichydrocarbonsin agriculturalsoilsin thePearlRiver Delta［J］.Environmental Science,28：2350-2354（in Chinese）

Zhang H B,Luo Y M,Wong M H,Zhao Q G,Zhang G L. 2006.Distributions and concentrations of PAHs in Hong Kong soils［J］.Environmental Pollution,141：107-114

Zhao H T,Yin C Q,Chen M X.2009.The pollution characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons in street dust from a typical town in the Yangtze River Delta［J］.Asian Journal of Ecotoxicology,4：123-130（in Chinese）

Zuo Q,Liu W X,Tao S,Wang J F,Gao Y,Tian Z F.2007.PAHs in surface soils from the western watershed of Bohai Sea［J］.Acta Scientiae Circumstantiae,27：667-671（in Chinese）

中文參考文獻(xiàn)

鄧歡,郭光霞,喬敏.2009.多環(huán)芳烴污染土壤毒性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究進(jìn)展［J］.生態(tài)毒理學(xué)報(bào),4：1-13

段永紅,陶澍,王學(xué)軍,李本綱,徐福留,劉文新,曹軍,朱利中,駱永明.2005.天津表土中多環(huán)芳烴含量的空間分布特征與來源［J］.土壤學(xué)報(bào),42：942-947

馮嫣,呂永龍,焦文濤,王鐵宇,汪光,史雅娟,羅維.2009.北京市某廢棄焦化廠不同車間土壤中多環(huán)芳烴（PAHs）的分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)毒理學(xué)報(bào),4：399-407

國家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司.2007.中國城市年鑒［M］.北京：中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒出版社

劉瑞民,王學(xué)軍,張巍.2008.天津表土PAHs區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究［J］.環(huán)境科學(xué),29：1719-1723

宋雪英,孫麗娜,楊曉波,曲亞軍,孫鐵珩.2008.遼河流域表層土壤多環(huán)芳烴污染現(xiàn)狀初步研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 27：216-220

楊國義,張?zhí)毂?高淑濤,郭治興,萬洪富,高原雪.2007.珠江三角洲典型區(qū)域農(nóng)業(yè)土壤中多環(huán)芳烴的含量分布特征及其污染來源［J］.環(huán)境科學(xué),28：2350-2354

趙洪濤,尹澄清,陳梅雪.2009.長江三角洲河網(wǎng)地區(qū)典型城鎮(zhèn)街塵中多環(huán)芳烴的污染特征［J］.生態(tài)毒理學(xué)報(bào),4：123-130

左謙,劉文新,陶澍,王靖飛,高遠(yuǎn),田在鋒.2007.環(huán)渤海西部地區(qū)表層土壤中的多環(huán)芳烴［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),27：667-671

Characteristics and Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Surface Soil along the North Costal Area of the Bohai Sea

JIAO Wen-tao，WANG Tie-yu，Lü Yong-long*，LUO Wei，HU Wen-you

State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology,Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085

1673-5897（2010）2-193-09

X53，X131.3

A

呂永龍（1964—），博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境管理與政策及污染生態(tài)學(xué).

2009-10-01 錄用日期：2009-11-10

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973） 項(xiàng)目（No.2007CB407307）；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（No.2008BAC32B07）；中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目（No.KZCX2-YW-420-5）；中國科學(xué)院重大項(xiàng)目（No.KZCX1-YW-06-05-02）

焦文濤（1978—），男，博士，助理研究員，E-mail:wtjiao@rcees.ac.cn；*通訊作者（Corresponding author），E-mail: yllu@rcees.ac.cn