多環(huán)芳烴的分布特征

1、不同環(huán)境介質中多環(huán)芳烴的分布特征唐鵬 201314020136 環(huán)境本 1301山東師范大學 人口資源與環(huán)境學院摘要：介紹多環(huán)芳炷(PAHs)的定義，它的來源及其危害，并著重介紹在水、大氣、土壤、 廢水和固體廢棄物的環(huán)境介質中，多環(huán)芳炷的分布特征。關鍵詞：多環(huán)芳炷污染分布危害一、多環(huán)芳烴(PAHs)的定義多環(huán)芳炷(PAHs)是指具有兩個或兩個以上苯環(huán)的一類有機化合物。多環(huán)芳炷是分子中含有 兩個以上苯環(huán)的碳氫化合物，包括萘、蒽、菲、芘等150余種化合物。英文全稱為polycyclic aromatic hydrocarbon，簡稱PAHs。有些多環(huán)芳炷還含有氮、硫和環(huán)戊烷，常風的多環(huán)芳炷具 有致

2、癌作用的多環(huán)芳炷多為四到六環(huán)的稠環(huán)化合物。二、多環(huán)芳烴的污染源自然源主要是火山爆發(fā)、森林火災和生物合成等自然因素所形成的污染，每年全世界因火 山噴發(fā)向大氣中釋放的苯并芘就有12-14t,森林火災給環(huán)境釋放大量的PAHs也不能忽視。人為源分為四大類：1、燃燒作為能源的過程，比如煤、石油、天然氣及木材。2、廢棄物 的燃燒及礦化過程，比如城市固體廢棄物、污水處理過程中沉降的活性污泥、醫(yī)院垃圾、農田 秸稈等的燃燒處理及一些零星的雜物的燃燒過程。3、吸煙，吸煙能產生多環(huán)芳炷的污染。4、 燃料作為化工原料進行化工生產的過程。5、食品的加工，在食品的加工過程中，特別在煙熏、 火烤或烘焦過程中滴在為上的油脂也

3、能熱聚產生苯并芘。貯存過程中窗口或包裝紙，含有不純 的油脂浸出溶劑提取的油脂中含有一定量的多環(huán)芳炷。三、不同環(huán)境介質中多環(huán)芳烴的分布特征1、水體在不同的水系中污染狀況是不同的。一般來說，未受人類影響的水系中，水中的PAHs的質 量分數約在293ng/L范圍內，其水底沉淀物中PAHs的本底質量分數約在0.010.6mg/kg范 圍內；在受多環(huán)芳炷的輕度污染的水系中，水中的PAHs的質量分數約在100-700ng/L范圍內， 其水底沉淀物中PAHs的質量分數約在1-15mg/kg范圍內；重度污染的水系中，水中的PAHs的 質量分數約在700-3000ng/L范圍內，水底沉淀物中PAHs的質量分數約

4、在20-100mg/kg范圍內. 有80%的地面水處于多環(huán)芳炷輕度污染狀態(tài)，有50%的水系處于重度污染狀態(tài)。水中PAHs主要來源于大氣沉降、工業(yè)污水及農業(yè)污水排放等。PAHs水溶性較差，水中溶 解度很低。研究發(fā)現,通常低環(huán)化合物的檢出率大于高環(huán)化合物檢出率，尤其萘的檢出率最高, 菲、芘、熒、蒽、芴及其他化合物較低，高環(huán)化合物檢出率最低。河口、海灣和港口污染 較嚴重，而河流與湖泊污染相對較輕。造成不同水體PAHs污染差異的原因可能是河口、海港 口等地經濟發(fā)達、污水直接排入。在調查水中PAHs的污染時發(fā)現，間隙水的PAHs濃度遠大 于上覆水（分別為158- 949 g /L和6.96- 26.9

5、g/L），間隙水中PAHs含量高于表層水。而且, 水中PAHs含量通常也隨季節(jié)發(fā)生變化，一般來說，枯水期水中PAHs含量明顯高于豐水期。沉積物在PAHs的遷移轉化中起著重要作用。由于PAHs水溶性較差，大部分PAHs最終都 被沉積物吸附;但當上覆水中PAHs濃度降低時，沉積物中PAHs又重新釋放到水中，成為新的污染 源，因此研究沉積物中多環(huán)芳烴污染狀況對于評價水體環(huán)境風險具有重要意義。美國EPA規(guī)定 的16種優(yōu)先控制PAHs在我國沉積物中也都檢出。PAHs含量急劇上升，并在90年代達到最高 值;機動車尾氣排放和燃煤是其主要來源。2、土壤土壤承擔著每年數千萬噸多環(huán)芳烴污染量的90%以上的負荷。土

6、壤中的PAHs主要來自于大 氣中沉降粒子及降水降雪，對于污染嚴重地區(qū)（如廢棄的煉油廠及工業(yè)城市）土壤中的多環(huán)芳 烴則主要來自直接傾倒、排污及大氣沉降。土壤中多環(huán)芳烴污染應在土壤表層下15cm內的耕作 土層范圍內。按照無人的偏遠地區(qū)農村地區(qū)城市地區(qū)工業(yè)化地區(qū)的順序，土壤中PAHs 的濃度逐漸增加，并且濃度的差別很大，大的濃度與小的濃度可以相差3個數量級。據統(tǒng)計一 般土壤中多環(huán)芳烴質量分數本底在0.001-0.01mg/kg范圍內，各種不同程度污染的土壤中多環(huán) 芳烴的質量分數在0.1-60mg/kg范圍內。被多環(huán)芳烴污染土壤的面積可達到總土地面積的 60-90%，甚至，無人居住區(qū)的北極地區(qū)土壤樣品

7、中能夠檢測出高于土壤本底值的多環(huán)芳烴。土壤中PAHs主要來源于大氣干濕沉降、化學品施用、農用污水污泥以及意外滲漏等PAHs 一旦進入土壤，即被土壤中有機質吸附，很難消失，從而造成土壤的污染，對人類健康構成威脅。因 此，土壤PAHs污染的研究已引起人們的高度重視。我國不同利用類型土壤中的PAHs含量存在 明顯差異，其中油田區(qū)土壤最高，城市土壤遠高于鄉(xiāng)村。研究發(fā)現,PAHs含量峰值一般位于土壤 表層或次表層，并隨著土壤剖面的加深而減少。此外，土壤中4- 6環(huán)PAH通常占總PAHs的 66 %左右，且高環(huán)P AHs與總P AHs有較大相關性。我國土壤中PAH大部分遠低于國外，如英 國城市和鄉(xiāng)村土壤中

8、PAH含量分別為4 239 000 ng /g和187 000 ng /g,希臘農業(yè)土壤中PAHs 平均為707 000 ng /go可見，我國土壤中PAHs屬于輕度污染狀態(tài)，生態(tài)風險較小。3、大氣事實上多環(huán)芳烴對環(huán)境的污染大多數是隨廢氣首先進入大氣的，大氣的流動性大，并且多 環(huán)芳烴容易吸附在顆粒物上，隨之還會通過各種沉降離開大氣。所以一般認為從大氣中直接到 的PAHs硬主要分散在細小塵粒上或以氣態(tài)分子形式存在于大氣中，并且應以小分子多環(huán)芳烴為 主。大氣是多環(huán)芳烴進入環(huán)境的主要入口，近年來我國關于大氣中多環(huán)芳烴污染狀況的調查研 究報道較多。根據調查焦化廠廢氣中顆粒物吸附的多環(huán)芳烴超過13種多環(huán)

9、芳烴，它們的總質量 分數高達12.97mg/kg。對城市大氣中總懸浮顆粒物（TSP）中有機污染物的調查時發(fā)現，總懸 浮顆粒物中含有近100種有機物，其中致癌性多環(huán)芳烴所占的比例較大。大氣中多環(huán)芳烴主要來源于化石燃料、生物質及塑料等有機物的不完全燃燒。PAHs在大 氣中主要以顆粒態(tài)和氣態(tài)2種形式存在，氣相中主要以芴、菲等低環(huán)數為主,而高于四環(huán)的主要分 布在顆粒相中。研究發(fā)現，我國北方大氣中PAHs的污染比南方嚴重得多。而且，我國大氣中 PAHs的含量還與季節(jié)變化有很大的關系，冬季一般高于夏季，北方這種差異尤為明顯，而南方大氣 中PAHs季節(jié)性差異較小。我國城市大氣中PAHs污染南北差異以及北方的

10、季節(jié)性差異的原因 可能和我國燃煤用量以及燃煤方式有關。4、廢水和固體廢棄物固體廢棄物中如城市廢水產生的淤泥、城市固體垃圾、工業(yè)廢棄物及煤灰渣等含多環(huán)芳烴 濃度高。有關固體廢棄物中PAHs的監(jiān)測數據不多城市污水淤泥中PAHs的質量分數可高達 16.1mg/kg，其中芴、菲、芘、苯、花等的含量較高。將城市污水處理廠的活性污泥作為肥料施 于土壤中會直接土壤。城市固體廢棄物中多環(huán)芳烴的質量分數高達27.33mg/kg，其中熒蕙質量 分數達到13.4mg/kg，苯并熒蕙為6.3mg/kg，苯并蕙為3.1mg/kg，苯并花質量分數為3.1mg/kg。 這些含有PAHs的固體廢棄物在堆放和再利用是對環(huán)境造成

11、危害。四、不同環(huán)境介質中多環(huán)芳炷的危害多環(huán)芳烴是強致癌物質，可通過接觸導致人體致癌。在已知的500多種致癌物中，有200 多種和多環(huán)芳烴有關，已成為癌癥的代名詞。國際癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94 種對實驗動物致癌的化合物。其中15種屬于多環(huán)芳烴，由于苯并a芘是第一個被發(fā)現的環(huán)境化 學致癌物，而且致癌性很強，故常以苯并（a）芘作為多環(huán)芳的代表，它占全部致癌性多環(huán)芳烴 1%-20%。在水系中，PAHs污染的最大危害就是含有多環(huán)芳烴或多環(huán)芳烴轉化產物的動植物進入食物 鏈，對人類的健康造成危害。一方面，植物通過根部的吸收作用，將含有PAHs的水吸收到體 內，該植物再被動物食用，最后在

12、人類體內富積，對人類的健康造成威脅。另一方面，受污染 的水體通過復雜的水系擴散，直接成為人類的飲用水，危害人類健康。因為水是萬物之本，所 以水體的污染，直接影響了生物圈，影響了動植物和人類的進化歷程。在土壤中，多環(huán)芳烴的 污染直接導致農作物減產，并且農作物可能吸收富積PAHs，是多環(huán)芳烴進入食物鏈造成危害。 同時，水體在滲入土壤中的過程中，會將PAHs溶入水體中，使污染范圍進一步擴大。人們長 期處于多環(huán)芳烴污染的大氣環(huán)境中，可引起急性或慢性傷害。據報道，人體在質量濃度為 0.75mg/L的多環(huán)芳烴空氣中，經過1015min.上呼吸道粘膜及眼睛會受到劇烈刺激。多環(huán)芳 烴對皮膚和呼吸系統(tǒng)有致癌作用

13、，因此引起人們的關注。多環(huán)芳烴落在植物葉片上.會堵塞葉 片呼吸孔，使其變色，萎縮，卷曲，直至脫落，影響植物的正常生長和結果。五、總結放眼全球不同環(huán)境介質中都檢測到了多環(huán)芳烴，而且美國EP A規(guī)定的16種優(yōu)先控制多環(huán) 芳烴也大多在環(huán)境介質中檢出。同樣，我國的污染情況也比較嚴重，大氣中P AHs污染較重, 特別是北方，而且部分城市大氣中苯并（a）芘已超標,因此存在相當大的生態(tài)風險。我國是發(fā)展 中國家，生物質和煤炭等化石燃料是我國的主要能源,而生物質和煤炭燃燒釋放又分別占我國多 環(huán)芳烴釋放總量的60 %和20 %。在今后相當長一段時間內，煤炭仍然是我國主要能源，在廣大 農村生物質仍然是主要能源之一，因此仍然存在較大的生態(tài)風險。我國水體已普遍受到PAHs污 染，其中部分水體污染嚴重。我國沉積物中多環(huán)芳烴污染大多處于低生態(tài)風險水平但研究表明 有越來越嚴重的嚴峻趨勢。與國外相比，目前我國土壤中PAHs屬于輕度污染狀態(tài)，生態(tài)風險較 小。我國生物體內PAHs污染開展較少，生態(tài)風險評價困難。少量的研究雖表明我國水生生物P AHs污染較小，但這是局部調查的結論,很難全面的評價其生態(tài)風險。蔬菜等食品類多環(huán)芳烴含量 直接關系到人類健康，但我國報道不多，有調查表明我國部分地區(qū)蔬菜PAHs