关键词：农田；土壤环境；多环芳烃；污染特征提取
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物，属于持久性有机污染物，是高脂溶性的有毒有机化合物，经由皮肤、呼吸道进入身体内，对人体产生致畸致癌致突变效应，危害极大。PAHs对微生物生长有明显抑制作用，其两个以上苯环共轭结构难以被生物降解，因而易在环境中发生积累，大气中的PAHs能够通过干湿沉降进入土壤中，一旦进入土壤内，就会长期存在，潜在危险极大，对人体健康和生态环境造成不可估量的威胁。PAHs分为固定源和流动源，固定源包括锅炉及化石燃料的燃烧、垃圾焚烧、石油加工等工业活动、木炭烧烤等生活过程；流动源主要指交通排放。环境中的PAHs含量分布与人类活动密切相关，由于土壤是PAHs的富集地，因此研究土壤中的PAHs至关重要，因此本文主要研究了徐州某农田土壤环境中多环芳烃污染特征提取方法。
1材料与方法
1.1仪器和试剂
GC7890B-5977MS气相色谱-质谱仪（美国Aglient Technologies公司）；HP-5MS 色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm）； ASE350加速溶剂萃取仪（美国Dionex公司），66mL萃取池；自动氮吹浓缩仪（Caliper公司）。正己烷、二氯甲烷、丙酮（色谱纯）；Florisil柱；硅藻土（Thermo Fisher Scientific）;无水硫酸钠（400℃烘干）；高纯He；高纯N2；16种PAHs标准溶液（Z-013-17，200mg/ L，介质为50%甲醇和50%二氯甲烷，美国AccuStandard公司）。
1.2样品采集
研究样品包含9份化工区土壤样品，，分别为3份化工区周边土壤、3份周边交通道路旁的土壤、3份外围农田土壤。土壤采样点区域均为20m×20m的平面，采用梅花形布点法，取样时去除表面石子和动植物残体等，采集0-20cm的土壤，每个样品由5份分样均匀混合而成。样品储存在棕色玻璃瓶中，用带四氟乙烯衬垫的盖子盖紧，冷藏运输，尽快带回实验室。之后将其放入－18℃的冰箱中冷冻等待处理。
1.3样品萃取、净化
加速溶剂萃取是一种比较成熟并且被应用在从多种环境介质中将各种水性有机物抽提出来的萃取方法，大量的研究表明加速溶剂萃取能够得到与索氏抽提相等或者更高的萃取效率。称取20g新鲜湿土，用硅藻土均匀混合，在萃取池底端放入玻璃纤维滤膜，填充混合样，采用连续的加速溶剂萃取，在10.3MPa，100℃下，使用正己烷/丙酮溶剂(体积比为1∶1的混合溶液)萃取样品，加热时间5min,静态时间5min，循环次数2次，两次萃取之后将萃取液压入接收瓶中，再用与60%萃取池相同体积的新鲜的溶液来对萃取池进行冲洗，并将清洗液一同压入接收瓶中。在加速溶剂萃取前加入氘代回收率指示物在样品中，用来对整个流程的回收率进行监控。
将萃取液经无水硫酸钠脱水，氮吹浓缩至1mL以下，用5mL二氯甲烷活化Florisil柱，再用10mL正己烷平衡净化柱，浸润5min，将样品导入Florisil柱，用25mL正己烷冲洗小柱，再用20mL的正己烷/二氯甲烷（体积比4：1）混合液淋洗，收集淋洗液直接氮吹浓缩至1mL。等待测定。
1.4分析测定和质量控制
色谱条件:进样口温度250℃，不分流进样，进样体积1μL；升温程序：50℃（保持4min），以8℃/min升温至110℃（保持2min），以10℃/min 升温至300℃（保持4min）；流速为1.2mL/min。
质谱条件: 电子轰击离子源（EI），电离能量为70eV；离子源温度230℃，四级杆温度150℃，质谱端接口温度280℃；离子扫描（SIM）;扫描范围40-450m/z。
定性与定量:通过检索NIST质谱谱库和色谱峰保留时间进行定性分析,并采用外标峰面积法、6点校正曲线定量.质量保证与控制(QAQC)体系:整个分析过程采用方法空白、基质加标、样品平行样等监控,并用回收率指示物监测样品的制备和基质的影响.分析方法的检测限在0.0032-0.0063ng·g-1之间,回收率在58.7%±7.4%和96.3%±5.8%之间.方法空白中无待测物检出,指示物氘代菲的回收率为79.4%±9.8%。
2结果与分析
2.1土壤中PAHs的含量及分布
土壤内源性PAHs范围为1-10μg/kg，主要来源于植物的分解及自然火灾。表1列出了化工园区周边土壤中PAHs的分析结果。从表1可以看出，除萘外，其余15种PAHs均有检出，萘由于挥发性较高，本实验未检出;16种PAHs的总含量(∑PAHs)在工业区均值为579.48μg/kg、交通运输区均值为439.83μg/kg、农业区均值为255.26μg/kg。对于本次实验测定的PAHs结果，单个PAHs、∑PAHs的变异系数均大于等于126%(数值未列出)，均属于强变异，表明在工业园区及周边土壤中PAHs的空间分布差异很大，可能是由于PAHs本身性质决定的。
2.2不同功能区土壤中PAHs的分布
土壤中PAHs含量的差异可以较好地反映人类活动对自然环境施加的影响，VanMeter等指出，PAHs可以作为人类活动的良好指示物。实验结果显示，土壤中∑PAHs含量规律，为工业区＞交通运输区＞农业区，表明工业污染源的排放物是该区土壤中PAHs的重要来源;另有研究表明，汽车尾气及道路扬尘对大气及土壤环境中PAHs有明显的贡献，交通运输区周边的烹调排放对PAHs的积累也有一定的作用;农业区内全部为旱田，无大棚。旱田受工业及交通等因素的影响较大，并存在施用农药与肥料的情况，因此也导致农业区土壤中PAHs污染较为严重。
2.3土壤中PAHs的污染水平
表2列举了一些国内外有关土壤PAHs含量的结果，Maliszewska-Kordybach将欧洲农业土壤分为4个污染水平:无污染(小于200μg/kg)、轻度污染(200-600μg/kg)、中度污染(600-1000μg/kg)及严重污染(大于1000μg/kg)。可以看出，该区土壤污染较轻，但由于我国工业化起步较晚及土壤背景含量较低等因素，未达到发达国家城市土壤中的PAHs范围，但也应该引起重视。交通运输区土壤中PAHs含量超过泰国城市土壤PAHs均值较多，表明近年来我国城市交通运输对土壤PAHs贡献较大。农业区土壤中PAHs含量接近于英国乡村土壤PAHs均值。
3结论
不同地区土壤环境中的多环芳烃含量的差异十分明显，化工区、交通运输区、农田区土壤环境中的多环芳烃含量不同，按照污染程度进行划分，本次实验的化工区与交通运输为轻度污染区，农田区在轻度污染的较低范围，化工区的多环芳烃含量最高，对化工区的土壤环境展开研究，分析化工区土壤环境中的停车场、仓库和两个车间中多环芳烃的浓度情况，经过分析得到，化工区停车场土壤中的多环芳烃浓度最高，原因是由于汽车尾气的长期排放使停车场土壤环境受到严重污染，最终对多环芳烃污染特征提取结果展开测试，测试结果得到化工区土壤环境中多环芳烃污染特征提取结果具有较高的准确性。
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论文作者:于佩
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/15
标签：土壤论文; 芳烃论文; 环境论文; 样品论文; 含量论文; 化工论文; 农田论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;