姚雨彤，裴國霞，張 琦，王 晶，石 峰

解放閘灌域表層土壤中PCBs的殘留分布特征①

姚雨彤，裴國霞*，張 琦，王 晶，石 峰

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018)

選取解放閘灌域?yàn)檠芯繀^(qū)域，于2015年9月采集灌域內(nèi)49個表層土壤樣品，分析7種PCBs單體的殘留量及分布特征。結(jié)果表明，98% 的土壤樣品存在PCBs污染，Σ7PCBs的殘留量介于ND ~ 65.04 ng/g，平均殘留量10.28 ng/g。各單體間以低氯代聯(lián)苯為主，PCB47的殘留量占主導(dǎo)地位，檢出率高達(dá)96%。高氯代聯(lián)苯含量偏低，檢出率同樣較低為43%。7種PCBs在不同種植作物、土質(zhì)、灌溉條件下土壤中的殘留存在差異。采用克里金法對研究區(qū)域Σ7PCBs的空間分布進(jìn)行探討，在西南到東北方向上呈現(xiàn)出由低到高的不均勻分布，且濃度向一側(cè)逐漸減小，西南部略低于東北部。

表層土壤；PCBs；殘留特征；分布特征

多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls, PCBs) 是一類以聯(lián)苯為原料在金屬催化劑作用下，經(jīng)高溫氯化產(chǎn)生的氯代芳烴，具有四大主要特性即生物蓄積性、持久性、遠(yuǎn)距離遷移性、高毒性，是一種典型的持久性有機(jī)污染物。在工業(yè)生產(chǎn)中PCBs主要用于制作絕緣油、熱載體和潤滑油，還可作為許多種工業(yè)產(chǎn)品如樹脂、橡膠、涂料等的添加劑[1-2]，這些PCBs產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中未完全利用或處置不當(dāng)仍難以阻止其流失到環(huán)境中。在大氣、土壤、水體、沉積物中的PCBs相繼被報(bào)道出[3-5]。土壤作為污染物的源和匯，PCBs在土壤中的半衰期長達(dá)10 ~ 20 a，當(dāng)PCBs濃度超過土壤的自凈能力，就會改變土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能，抑制微生物活動，破壞土壤-植物系統(tǒng)，乃至影響整個生態(tài)系統(tǒng)[6]。并且土壤中的PCBs通過淋溶、滲濾等途徑向土壤深層遷移，最終污染地下水，還有一部分徑流進(jìn)入地表水產(chǎn)生污染[7-8]。土壤中的PCBs通過傳遞富集于生物體內(nèi)[9-10]，甚至威脅人類，從而引起人們高度重視。

20世紀(jì)60年代，國外就已經(jīng)開始進(jìn)行環(huán)境中PCBs樣品的采集和分析工作，目前，對土壤中PCBs的研究主要集中在市區(qū)[11]、污灌區(qū)[12]、典型電子垃圾拆解區(qū)[13]，對黃灌區(qū)土壤中污染情況研究較少。內(nèi)蒙古黃河干流引黃灌區(qū)是我國著名的大灌區(qū)之一，其中的內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是中國設(shè)計(jì)灌溉面積最大的灌區(qū)。解放閘灌域作為河套灌區(qū)的第二大灌域，南臨黃河，由于地理、氣候環(huán)境的限制，灌溉水源主要依賴于黃河，引黃灌溉面積12.4萬hm2。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，持久性有機(jī)污染物所引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重，近年來本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在內(nèi)蒙古段黃河水中存在PCBs污染[14]，PCBs隨水源進(jìn)入灌域土壤。研究PCBs的殘留分布刻不容緩，因此，該研究以解放閘灌域土壤中的PCBs為目標(biāo)物質(zhì)，以黃河水中曾檢測出的7種單體(PCB5，PCB29，PCB47，PCB98，PCB154，PCB171，PCB201)為目標(biāo)物質(zhì)，進(jìn)行土壤中殘留量的檢測，主要分析PCBs及7種單體在表層土壤中的殘留狀況、在不同條件下的分布特征、空間分布特征以及來源識別，以期為黃灌區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)及土壤中PCBs的治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與保存

根據(jù)HJ/T 166—2004 《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，兼顧灌域內(nèi)種植作物、灌溉方式等，以網(wǎng)格法為基礎(chǔ)在解放閘灌域布設(shè)采樣點(diǎn)49個，用GPS定位，現(xiàn)場如實(shí)記錄采樣區(qū)域概況。采集表層 (0 ~ 20 cm) 土壤樣品，采樣量約為2 kg，去除地表礫石、敗葉，置于干凈布袋中密封，帶回實(shí)驗(yàn)室分析檢測。采樣和運(yùn)輸過程中避免其他污染物接觸待測土壤。土樣自然風(fēng)干后，研磨并過60目篩，以備分析。如圖1所示，標(biāo)記B1 ~ B49為實(shí)際采樣點(diǎn)。

1.2 樣品處理

參照HJ743—2015《土壤和沉積物多氯聯(lián)苯的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》，通過優(yōu)化確定方法如下：采用快速溶劑萃取法，將土樣研磨后，精確稱取4 g與1 g硅藻土混勻裝入萃取池中。儀器預(yù)熱5 min，丙酮與正己烷溶劑按照1︰1的體積混合，經(jīng)泵裝置輸送至萃取池，萃取池加溫加壓5 ~ 8 min，萃取溫度100 ℃，壓力1 500 psi，靜態(tài)萃取5 min，循環(huán)3次后，收集萃取液，并濃縮至2 ml。依次用30 ml丙酮和20 ml正己烷，以1滴/秒的速度活化弗羅里硅土柱，取濃縮液以1滴/秒的速度通過弗羅里硅土柱，再用15 ml正己烷和15 ml含2% 丙酮的正己烷淋洗土柱。經(jīng)氮吹濃縮洗脫液，定容至1 ml，待分析檢測。

1.3 樣品分析測試

采用Varian GC-450氣相色譜儀檢測PCBs的濃度，高純氮?dú)庾鳛檩d氣。進(jìn)樣口溫度250℃，檢測器溫度300℃，分流比6︰1，進(jìn)樣量1 μl。柱溫120 ℃ 維持18 min，以5℃/min升溫至180℃并保持5min，以10 ℃/min的速度升溫至230℃ 停留20min。遵照美國EPA的規(guī)范，設(shè)置加標(biāo)空白試驗(yàn)、平行樣及方法空白。PCBs的加標(biāo)回收率在78% ~ 108%，完全符合EPA標(biāo)準(zhǔn)70% ~ 130% 的要求，測定方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為滿足EPA<30% 的規(guī)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤中PCBs的殘留狀況

黃河水是灌域農(nóng)田土壤主要的灌溉水源，其中的污染物會隨灌溉水源進(jìn)入土壤環(huán)境。本文以黃河水中檢測出的7種PCBs單體做分析，98% 的土壤樣品中均有檢出，PCB29、PCB47檢出率高達(dá)96%，PCB201的檢出率最低，為16%，檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析見表1。

各單體殘留量的離散程度較大，變異系數(shù)均大于100%，均屬于強(qiáng)變異，尤以PCB201最為突出，其值達(dá)到307%，說明灌域內(nèi)樣點(diǎn)間各單體的濃度差異較大。殘留量和平均濃度從大到小依次為PCB47>PCB29>PCB5>PCB98>PCB154>PCB201>PCB171。PCBs各單體間具有不同的聚集性和性質(zhì)相似性[16]，將7種單體以低氯代聯(lián)苯和高氯代聯(lián)苯進(jìn)行分類探討，各采樣點(diǎn)樣品中PCBs的構(gòu)成均以低氯代聯(lián)苯為主，占總量的90.43%，檢出率高達(dá)98%。PCB47在土壤中含量最多，是該區(qū)域土壤中的優(yōu)勢組，其次是PCB29?？偭孔罡叩腂5點(diǎn)土壤中的優(yōu)勢組同為PCB47，達(dá)37.98 ng/g，說明土壤污染主要受到四氯聯(lián)苯的影響。高氯代聯(lián)苯的含量較少，占9.57%，檢出率較低為43%，其中PCB98殘留量在高氯代聯(lián)苯中位居于前列，且 57% 的土壤中均檢出。和香港[16]、金華城區(qū)[17]、黃河中下游流域土壤[18]、臺州[19]、長江三角洲地區(qū)[20]等城市研究結(jié)果一致，表現(xiàn)出國內(nèi)PCBs的殘留以低氯代聯(lián)苯為主要特征。以低氯代聯(lián)苯殘留量作比較，本研究區(qū)域9.3ng/g，高于香港3.21 ng/g、金華城區(qū)0.35 ng/g、黃河中下游流域土壤3.3 ng/g，但是低于臺州污染地區(qū)81 ng/g，處于中等污染水平。國外也發(fā)現(xiàn)有以低氯代聯(lián)苯為主的研究[21-22]。低氯代聯(lián)苯與高氯代聯(lián)苯仍有差別，揮發(fā)性從一氯代到十氯代相差到6個數(shù)量級，低氯代聯(lián)苯揮發(fā)性較高，易參與遠(yuǎn)距離的大氣傳輸，而揮發(fā)性較弱的高氯代聯(lián)苯，水溶性同樣較低，隨水、氣等媒介遷移性較差，比低氯代聯(lián)苯更加穩(wěn)定，會蓄積在污染源附近[23]。Yang等[24]也闡述了我國PCBs向低氯代轉(zhuǎn)化的這一事實(shí)，其中主要是由工業(yè)國家通過大氣轉(zhuǎn)運(yùn)對我國造成污染，同時也不能排除污染物在自然環(huán)境中發(fā)生了脫氯降解反應(yīng)。

表1 表層土壤PCBs的統(tǒng)計(jì)值

注：ND為未檢出或低于檢測限；a，b，c，d分別為第25，50，75，90百分位數(shù)。

對Σ7PCBs的殘留量做統(tǒng)計(jì)分析，如表1所示。在采集的土壤樣品中，Σ7PCBs的殘留量介于ND ~ 65.04ng/g之間，其算術(shù)平均值為10.28ng/g，標(biāo)準(zhǔn)差10.60ng/g。根據(jù)數(shù)據(jù)的百分位數(shù)劃分為6段，有50% 土壤中Σ7PCBs的濃度4.69 ~ 9.84 ng/g，殘留較少；有20% 的土壤樣品殘留量相對偏高，為10 ~ 30 ng/g。Σ7PCBs主要集中在9.84ng/g以下，樣本數(shù)隨殘留量增加而遞減。該研究灌域內(nèi)B5點(diǎn)土壤中PCBs的殘留量最高，為65.04 ng/g，土壤受到一定程度污染，使得整個灌域殘留量范圍值擴(kuò)大。其次是B37點(diǎn)土壤，殘留量為36.93 ng/g，高于大多數(shù)樣品濃度。B49點(diǎn)樣品含量低于檢測限，其次最小值出現(xiàn)在樣品B8中，殘留量僅為1.26 ng/g。

2.2 土壤中PCBs的分布特征

2.2.1 PCBs在不同作物土壤中的分布特征 研究區(qū)域內(nèi)，主要以種植玉米為主。Σ7PCBs在不同作物土壤中殘留量大小依次為荒地土壤>葵花土壤>玉米土壤(表2)?；牡?zé)o種植任何作物，土壤中的PCBs無法通過作物吸附轉(zhuǎn)移，降解率顯著低于種植作物的土壤，從而殘留在荒地中的PCBs最高?？ㄍ寥乐泻孔罡叩腂22點(diǎn)，左側(cè)緊挨一座工廠和預(yù)制廠，工廠中使用或泄露含PCBs電容器、油墨、塑料等，使得附近污染物的殘留量將高于其余地區(qū)。玉米土壤略低于葵花土壤，可能與玉米本身的分泌物對持久性有機(jī)污染物的降解作用有關(guān)[25]。

從各單體的殘留來看，玉米土壤、葵花土壤與荒地土壤整體上呈現(xiàn)較好的一致性，低氯代聯(lián)苯的殘留量均高于高氯代聯(lián)苯。相對于高氯代聯(lián)苯，3種類型中低氯代聯(lián)苯間殘留量差值較小，顯示了各組分間存在著不同的降解速率，這是由于不同的種植作物、翻耕程度、土壤透氣性等因素影響著持久性有機(jī)污染物的降解速度，從而呈現(xiàn)殘留分布的差異性[26]。PCB47是優(yōu)勢組分，數(shù)值遠(yuǎn)高于其他組分，在荒地土壤中殘留量最高，為7.69ng/g；在玉米土壤中的含量最低，為4.95 ng/g，是因?yàn)橛衩讓CB47具有明顯的降解作用[27]。PCB98在葵花地中含量最高，其余單體均在荒地表現(xiàn)出優(yōu)勢。

表2 不同條件下土壤中PCBs的殘留量 (ng/g)

注：表中數(shù)據(jù)為平均值。

2.2.2 PCBs在不同灌溉條件下的分布特征 對研究區(qū)域內(nèi)采集的土樣進(jìn)行分析，結(jié)果表明Σ7PCBs殘留量順序?yàn)榛牡?黃河水>井水。荒地中因無農(nóng)作物種植，無水源灌溉，其殘留量與灌溉水源無關(guān)，應(yīng)考慮其他原因造成的污染?；牡刂蠦5殘留量最高的原因可能為該點(diǎn)采集在積水處，由于短期的環(huán)境影響在此處積水，污染物從土壤逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗械某练e物，PCBs在淤泥中有較強(qiáng)的吸附作用[28]，含量高于未積水的土壤。黃河水灌溉中除B49低于檢測限，其他地區(qū)均有不同程度的檢出。黃河水中曾檢測到PCBs的存在[14]，含有PCBs的黃河水經(jīng)淋溶、滲濾的方式流入研究區(qū)域內(nèi)，致使土壤中PCBs的殘留增加。井水來自于地下水，殘留量最低可能是地下水受污染程度較低。

各單體在不同灌溉條件下，均以低氯代聯(lián)苯為主，與不同種植作物中單體的分布特征較一致。各單體間氯取代位置的不同，在土壤中的吸附能力會表現(xiàn)出差異。各單體平均殘留量依次為PCB47(5.84 ng/g)>PCB29(2.89 ng/g)>PCB5(0.57 ng/g)>PCB98(0.55 ng/g)>PCB154(0.17 ng/g)>PCB201(0.14 ng/g)>PCB171(0.12 ng/g)，異于黃河中檢測出的單體殘留量PCB47(12.02 ng/g)>PCB98(5.12ng/g)>PCB29(2.60 ng/g)>PCB5(2.54ng/g)>PCB154(2.03ng/g)>PCB171(1.64 ng/g)>PCB201(1.12 ng/g)。水源灌溉過程中，PCBs的各單體按不同的吸附性、揮發(fā)性和水中的溶解性，以不同的速率隨水流流失，造成其組成和污染源的明顯不同，黃河水灌溉仍是造成污染物累積的原因之一。

2.2.3 PCBs在不同土質(zhì)中的分布特征 灌域內(nèi)所采集土壤的土質(zhì)類型為砂壤土、粉壤土。粉壤土中的殘留量略高于砂壤土。砂壤土質(zhì)地較輕，結(jié)構(gòu)松散，黏粒及有機(jī)質(zhì)的含量較低，PCBs難吸附持留于砂壤土中，易被沖刷流失，所以表現(xiàn)出低于粉壤土的特征。砂壤土中殘留量最高的采樣點(diǎn)為B10，最低的來自于B41。B10為樹林內(nèi)的砂壤土，常年生長樹木，植物殘?bào)w稍多，有機(jī)質(zhì)含量稍高，因PCBs親油憎水性使得其集中在有機(jī)質(zhì)稍高的土壤中[29]。B41點(diǎn)種植的玉米會產(chǎn)生能降解持久性有機(jī)污染物的分泌物質(zhì)，所以表現(xiàn)出低殘留。

從表2來看，7種PCBs單體在不同土質(zhì)中殘留量在同一水平，這一現(xiàn)象可解釋為：土壤黏粒因表面積大、活性高也會吸附持留PCBs，而兩種土質(zhì)中的黏粒含量少且相差不多，可能表現(xiàn)出類似的環(huán)境歸趨。砂壤土中除PCB171與PCB201檢出率低于檢測線，其余PCBs單體均有不同程度的檢出，但均以低氯代聯(lián)苯占優(yōu)勢。PCB47仍是粉壤土與砂壤土的主要部分，殘留量最高的屬B5，四氯聯(lián)苯在環(huán)境中的降解速率遠(yuǎn)低于其他類聯(lián)苯[30]，且在中國生產(chǎn)變壓器油中發(fā)揮作用，以至于殘留量最高。高氯代聯(lián)苯的檢出率及殘留量處于低水平，PCB98在兩種土質(zhì)中的殘留量雖較低，但在高氯代聯(lián)苯中位于首位。這與我國曾生產(chǎn)10% 五氯聯(lián)苯的工業(yè)產(chǎn)品有關(guān)，也由五氯聯(lián)苯在環(huán)境中易脫氯變成四氯聯(lián)苯所致[31]。

2.3 土壤中PCBs的空間分布特征

以軸為正東，軸為正北方向，軸為各采樣點(diǎn)殘留量值做三維分布趨勢分析，如圖2所示。低氯代聯(lián)苯與總多氯聯(lián)苯的趨勢效應(yīng)相同，從東西向全局性的趨勢效應(yīng)變化顯示為線性變化，且由西向東呈小幅度遞增，由北向南呈現(xiàn)小幅度遞減的線性趨勢。高氯代聯(lián)苯在東西和南北方向的變化趨勢較大，均呈凹狀分布，因?yàn)榻夥砰l灌域高氯代聯(lián)苯殘留量較少，且分布不均勻，所以總多氯聯(lián)苯的三維分布趨勢主要由低氯代聯(lián)苯?jīng)Q定。

圖2 土壤中PCBs殘留量趨勢分析

結(jié)合SPSS軟件，采用非參數(shù)分析對實(shí)測數(shù)據(jù)做正態(tài)檢驗(yàn)，shapiro-wilk檢驗(yàn)中sig值為0.00，小于顯著性水平0.05，不符合正態(tài)分布，呈右偏尖頂曲線，經(jīng)對數(shù)變換后近似正態(tài)分布。采用克里金法預(yù)測研究區(qū)域PCBs空間分布，濃度按幾何間隔分為7類，分布現(xiàn)狀見圖3。在西南到東北方向上PCBs濃度呈現(xiàn)出低→高的趨勢，且濃度向一側(cè)逐漸減小，東北部高于西南部。在楊家河分灌域的西北部PCBs濃度較低，高濃度主要集中在黃濟(jì)干渠和大發(fā)分公干渠附近，坐落于此處的蠻會鎮(zhèn)長期沿襲焚燒秸稈、垃圾的習(xí)慣，經(jīng)相關(guān)管理防護(hù)等措施，污染物的排放得以減輕，但仍有殘留。臨近蠻會鎮(zhèn)左側(cè)的巴音寶力格鎮(zhèn)有幾處小型工廠，其污染物的排放影響著周邊土壤。陜壩鎮(zhèn)鎮(zhèn)中心工廠較多，2002年新建的杭后工業(yè)園(G1、G2)，發(fā)展煤化工、氯堿化工、金屬冶煉、農(nóng)業(yè)機(jī)械制造等產(chǎn)業(yè)，殘留量以低氯代聯(lián)苯為主。鑒于在此處采集的農(nóng)田土壤稍偏離工廠，未直接受到污染，殘留量稍低，但是工廠排放的污染物參與短距離的大氣傳輸仍會加多周圍土壤的殘留量。

污染物的傳播也會受到風(fēng)速及風(fēng)向的影響[32-33]，灌域內(nèi)常年刮西風(fēng)與東北風(fēng)，工廠排放或焚燒產(chǎn)生的PCBs污染物，因自身的半揮發(fā)性隨風(fēng)向遷移至西部或東北部，造成污染物分散式的分布。灌域西北部緊挨烏拉特后旗的3個大型工業(yè)園區(qū)G3、G4、G5，工廠中使用的電力電容器、油墨、橡膠等產(chǎn)品，均可能會產(chǎn)生PCBs污染物。又因?yàn)樗募局鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)或西風(fēng)，若西北風(fēng)盛行，能帶走一部分工廠內(nèi)的PCBs，向解放閘灌域遷移。從西北到東南方向上看，東南部污染程度略高于西北部，很可能也受到風(fēng)向、風(fēng)速的干擾，有待后續(xù)進(jìn)一步研究。另外，積累在土壤中的PCBs會通過雨水淋溶、滲透、吸附、水分運(yùn)動攜帶等作用向土壤下層遷移[34]，也會隨大氣揮發(fā)轉(zhuǎn)運(yùn)[35]，從而造成各表層土壤中殘留分布的區(qū)別。

圖3 Σ7PCB在表層土壤中的空間分布圖

2.4 土壤中PCBs的來源識別

根據(jù)SPSS軟件得出的KMO值為0.599，大于0.5，Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果為143.271，檢驗(yàn)顯著，尚可運(yùn)用主成分分析的方法解析污染物的來源。

對PCBs 7種單體進(jìn)行主成分分析，得到兩個主成分Y1與Y2，反映出原始變量63.968% 以上信息。主成分Y1的方差貢獻(xiàn)率為42.603%，同系物PCB5、PCB29、PCB47的因子載荷較大，代表低氯代聯(lián)苯的殘留狀況。PCB98屬于五氯聯(lián)苯，因子載荷量較小也歸類在主成分Y1中。歷史上我國生產(chǎn)過9 000 t主要成分為三氯代的1號PCBs，氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 42%；生產(chǎn)1 000 t主要成分為五氯代的2號PCBs，氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%，其構(gòu)成與Aroclor1254類似[1]，四氯代聯(lián)苯是工業(yè)Aroclor1242 中的主要成分。主成分Y1的污染也可能受到電力電容器浸漬液的排放，油漆添加劑、絕緣材料的干擾。主成分Y2的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率為21.365%，包括PCB154、PCB171、PCB201高氯代聯(lián)苯的殘留狀況。高氯代聯(lián)苯揮發(fā)性較低，很難進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷移，很可能與焚燒、農(nóng)藥化學(xué)品等點(diǎn)源污染有關(guān)。我國曾在法國、比利時等國家輸入大量變壓器、電力電容器，產(chǎn)品中高氯代聯(lián)苯含量高于國內(nèi)，對于主成分Y2影響偏大。含大量PCBs的產(chǎn)品已報(bào)廢，但是在封存、處置時的無意泄露，依舊會造成環(huán)境污染，并且PCBs的半衰期長決定其在土壤中的蓄積，歷史來源不容忽視。

以主成分1與主成分2的得分做散點(diǎn)圖，得到各采樣點(diǎn)在兩個維度上的分布。圖4顯示大部分樣品聚攏在一側(cè)，來自同一污染源的可能性較大。低氯代聯(lián)苯具有相對較高的蒸汽壓，在大氣中更容易遷移，即使污染源相同，也會導(dǎo)致土壤中同系物的不同組成，所以相對分散點(diǎn)的污染物來源是否相同存在不確定性[36]。在主成分1中，B37點(diǎn)疏遠(yuǎn)于其他樣品，其殘留量在黃河水灌溉中最大，灌溉條件影響土壤中PCBs的殘留。B46周圍建有農(nóng)貿(mào)物流場、涂料廠、加工廠，又臨近鐵路旁，由工業(yè)污染、交通污染所致。主成分2中，B31被兩條高速路、一條鐵路所包圍，來往車輛偏多，無意泄露的油體、化學(xué)品及排放的尾氣等，交通污染較嚴(yán)重，影響著周邊土壤環(huán)境。未受直接污染的農(nóng)田，因人口密度小、工業(yè)化程度低，除個別的點(diǎn)源污染，整體污染較低，可能又與區(qū)域的大氣沉降或全球大氣傳輸有關(guān)。

圖4 主成分1、2得分散點(diǎn)圖

3 結(jié)論

1) 解放閘灌域存在7種PCBs的污染，各單體所占比例不同，其構(gòu)成均以低氯代聯(lián)苯為主，和國內(nèi)其他城市研究結(jié)果一致，表現(xiàn)出國內(nèi)PCBs的殘留以低氯代聯(lián)苯為主要特征。Σ7PCBs主要集中在9.84 ng/g以下，樣本數(shù)隨殘留量增加而遞減，處于中等污染水平。

2) PCBs的殘留受到種植作物、灌溉條件、土質(zhì)影響，在不同作物土壤中，Σ7PCBs殘留量大小依次為荒地土壤>葵花土壤>玉米土壤；在不同灌溉條件下，荒地>黃河水>井水；在不同類型土質(zhì)中，粉壤土>砂壤土。各單體在3種條件下分布較一致，在不同土質(zhì)中的殘留量均在同一水平。

3) 在西南到東北方向上PCBs濃度呈現(xiàn)出低→高的趨勢，且濃度向一側(cè)逐漸減小，東北部高于西南部。在楊家河分灌域的西北部PCBs濃度較低，高濃度主要集中在黃濟(jì)干渠和大發(fā)分公干渠附近。焚燒秸稈、垃圾以及工廠排放的污染物都將影響著這種不均勻的空間分布。

4) 由主成分分析，得到兩個主成分Y1與Y2，反映出原始變量63.968% 以上信息。主成分Y1主要代表低氯代聯(lián)苯的殘留狀況，主成分Y2代表高氯代聯(lián)苯的殘留狀況。未受直接污染的農(nóng)田，污染程度均較低，可能與區(qū)域的大氣沉降或全球大氣傳輸有關(guān)。個別區(qū)域污染較高，源于點(diǎn)源污染，另外歷史殘留也應(yīng)被分析考慮。

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Residual and Distribution Characteristics of PCBs in Surface Soil of Jiefangzha Irrigation Field

YAO Yutong, PEI Guoxia*, ZHANG Qi, WANG Jing, SHI Feng

(College of Water Conservancy and Civil Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China)

Taking Jiefangzha Irrigation field as research area, 49 surface soil samples were collected in September of 2015 and the residues and distribution characteristics of seven kinds of PCBs were analyzed. The results showed that PCBs were contaminated in 98% of soil samples. The residues of Σ7PCBs ranged from ND to 65.04 ng/g, and the mean residues were 10.28 ng/g. Mainly based on low-chlorinated PCBs contents, the residues of PCB47 play a leading role, and the detection rate was as high as 96%. However, high-chlorinated PCBs residues were low, the detection rate was also lower (43%). There were differences in the residues of 7 PCBs in soils under different crops, soil quality and irrigation conditions. The spatial distribution of PCBs discussed by the Kriging method showed that from the southwest to the northeast, there was an uneven distribution from low to high, the concentration gradually decreased toward one side, and the southwest was slightly lower than the northeast.

Surface soil; PCBs; Residual characteristics; Distribution characteristics

X53

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.01.024

姚雨彤, 裴國霞, 張琦, 等. 解放閘灌域表層土壤中PCBs的殘留分布特征. 土壤, 2020, 52(1): 167–173.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51469023)資助。

姚雨彤(1993—)，女，吉林松原人，碩士研究生，研究方向?yàn)楹畢^(qū)污水資源化與水土環(huán)境修復(fù)技術(shù)。E-mail: 1241048409@qq.com