污染土壤中PAHs的生物可利用性和毒性評價.pdf

1、人類活動排放到環(huán)境中的眾多污染物中，多環(huán)芳烴( Polycyclic AromaticHydrocarbons，PAHs)是最危險的污染物之一。PAHs屬于典型的持久性有機(jī)污染物( Persistent Organic Pollutants，POPs)，廣泛分布于全世界的土壤、水、大氣等環(huán)境中。PAHs具有高毒性和致癌性，除了直接接觸進(jìn)入人體，PAHs還可在土壤等環(huán)境中長期持留作用，危害環(huán)境與人體健康。因此，土壤中PAHs污染是主要的一

2、類環(huán)境問題。陸地生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性導(dǎo)致其生態(tài)毒理評價存在很多困難。已經(jīng)證明，土壤中PAHs的生物暴露風(fēng)險與其生物有效提取部分直接相關(guān)，而采用傳統(tǒng)總量的評價方法是不恰當(dāng)?shù)?。因此，急需發(fā)展準(zhǔn)確、敏感、快速的化學(xué)、生物方法來有效評價土壤中PAHs的生物有效性。本研究的目標(biāo)是綜合采用化學(xué)、生物方法，對土壤中兩種典型的多環(huán)芳烴類污染物菲和芘的生物有效性與生態(tài)毒性進(jìn)行評價。主要結(jié)果如下： 1.為了尋找一種預(yù)測土壤中三環(huán)PAHs菲的生物

3、有效性的快速有效的化學(xué)提取方法，本研究以菲的蚯蚓蓄積試驗(yàn)作為對照，使用了多種化學(xué)試劑提取法(溫和β環(huán)糊精提取、溫和有機(jī)溶劑提取、索氏提取)對不同濃度添加菲的150天老化土壤進(jìn)行了提取試驗(yàn)。結(jié)果表明，老化顯著影響了土壤中菲的蚯蚓累積率與化學(xué)提取率。相關(guān)分析表明，與溫和有機(jī)溶劑提取相比，溫和β環(huán)糊精提取是一種更好預(yù)測土壤中菲生物有效性的方法。對于老化與未老化土壤，溫和甲醇提取與溫和β環(huán)糊精提取有著接近的提取率。因此，溫和甲醇提取也可對PAH

4、s污染土壤進(jìn)行風(fēng)險評價。 2.采用上述類似方法研究了土壤中四環(huán)PAHs芘的生物有效性評價方法，采用了三個老化時間(69，150，222天)和更多種有機(jī)溶劑。結(jié)果表明，低濃度芘污染條件下，老化對土壤中芘的蚯蚓富集無顯著影響；在高濃度污染條件下，老化對芘的蚯蚓富集量影響顯著。老化顯著影響了芘的化學(xué)提取性。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)溫和β環(huán)糊精提取可以比較準(zhǔn)確預(yù)測土壤中芘的生物有效性；絕大部分溫和有機(jī)溶劑提取可以作為耗竭式提取的替代方法，因此會高估

5、風(fēng)險，不適合作為土壤中芘的生物有效性的評價方法。 3.為了提高生態(tài)毒性評估的準(zhǔn)確性，我們使用了成組生態(tài)毒性測試方法(單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)，即彗星實(shí)驗(yàn)；蚯蚓存活率實(shí)驗(yàn)：蚯蚓體重減輕實(shí)驗(yàn)以及發(fā)光菌發(fā)光度抑制實(shí)驗(yàn))來評價PAHs老化69天土壤的生態(tài)毒性。在遺傳毒性評價中，蚯蚓細(xì)胞的DNA損傷與土壤中芘水平有很好的相關(guān)性，如尾矩與土壤芘水平相關(guān)(r2=0.99)。在急性毒性評價中，發(fā)光菌廣度抑制是PAHs毒性最敏感的指標(biāo)。各項(xiàng)指標(biāo)對菲和芘

6、急性毒性的敏感性由低到高排列為：蚯蚓體重濕重減輕率＜蚯蚓體重干重減輕率＜蚯蚓死亡率(14天)＜蚯蚓死亡率(28天)＜發(fā)光菌發(fā)光抑制率(15分鐘)＜發(fā)光菌發(fā)光抑制率(5分鐘)。在本研究中，綜合性的不同營養(yǎng)級的生物檢測指標(biāo)可以比單一的化學(xué)指標(biāo)更準(zhǔn)確地反應(yīng)土壤的的生態(tài)健康水平，可與傳統(tǒng)化學(xué)濃度方法相結(jié)合來評價土壤中多環(huán)芳烴的生物有效性。 4.采用兩種大麥(CM-72 cv.和Gairdner cv.)與白菜(Brassica rapa

7、)的成組植物檢測方法(種子發(fā)芽試驗(yàn)，根-莖生長抑制試驗(yàn)以及生物量測試)對土壤中菲與芘污染進(jìn)行了植物毒性測試。實(shí)驗(yàn)采用老化69天的菲污染土壤(添加濃度為0.95、6.29、58.7和303μg g-1)與芘污染土壤(添加濃度為1.04、8.99、72.6和399μg g-1)為對象。結(jié)果表明，菲和芘污染土壤對各受試植物種子發(fā)芽率無顯著影響；在高濃度的污染土壤(菲添加濃度為6.29、58.7和303μg g-1；芘添加濃度為8.99、72.