深圳、重庆、宁波市农业土壤-蔬果系统中多环芳烃残留研究

2019-09-13刘阳

山东化工 2019年16期

刘阳

(南京工业大学安全科学与工程学院，江苏南京 211816)

多环芳烃的主要来源包括石油等的泄露及生物质的不完全燃烧，与社会与经济发展息息相关，已经在环境中大量存在[1]。因其具有毒性致畸、致突变性和致癌性，其中16种多环芳烃被美国EPA列入需优先控制污染物名单中[2]。多环芳烃类化合物极易在土壤或沉积物中被有机质吸附而富集[3]。它们会被蔬果等植物通过叶片或根系进行吸收，并在植物体内迁移和积累，进而通过食物链危及人类健康[4]。但是，国内对于土壤-蔬果体系中多环芳烃的迁移和分布规律报道较少。本文选择经济快速发展，同时也带来了土壤污染问题的深圳市、重庆市及宁波市作为研究对象[5]，探究农业土壤与蔬果中的PAHs分布特征及迁移规律，为合理安排农业土地使用，生产安全健康的农产品提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 标准品与溶液配制

正己烷(色谱纯，Merck KGaA)；二氯甲烷(色谱纯，Merck KGaA)；16 种EPA优控PAHs的混合标准溶液(0.2 mg·mL-1，分析纯)；6种氘代PAHs (浓度均为4 mg·mL-1，分析纯)，购自百灵威科技。

1.2 标准溶液配制

1.3 样品采集

于2017年陆续采集深圳市、重庆市、宁波市露天种植区表层土壤(0～20 cm)，充分混匀后取样。共采集12种蔬果的36个土壤样品(每种取三个平行样)。蔬果样品与土样同步采集。土壤样品自然风干至恒重，研磨，过筛(2mm)备用。蔬果样品冻干处理，研磨后低温保存备用。

1.4 样品前处理

取 10.0 g研磨过的土壤样品(蔬果样品20.0 g),加20 mL正己烷∶二氯甲烷(1∶4)溶液，超声萃取30 min，离心后取上清液。重复萃取一次，合并上清液，旋蒸至剩余2 mL,过硅胶小柱(蔬果样品过NH3-Carb小柱)，用10 mL正己烷∶二氯甲烷(1∶4)溶液淋洗，收集淋洗液旋蒸至小于1 mL，氮气吹至近干，加入内标物，定容至1 mL,待测。

1.5 仪器分析

气相色谱条件：进样口温度：260℃；进样方式：不分流进样。程序升温：70℃保持2 min，10℃/min到320℃保持5.5 min,总检测时间为32.5 min。载气：高纯氦气( ≥99.999%)，流量：1.0 mL·min-1。进样量：1.0 μL。

质谱条件：离子源：EI源；离子源温度：230℃；离子化能量：70 eV；扫描方式：选择离子扫描。溶剂延迟3 min，传输线温度：280℃图。

1.6 质量控制

实际样品分析过程中，每批样设置10%全程空白，每批样品中设置20%平行样，每10个样品增加一个质量控制标准，以检测仪器稳定性并校准保留时间。16种PAHs以内标法定量。

2 结果与分析

2.1 表层土壤中PAHs含量

如表1和图1所示，深圳总含量约为宁波的1.2倍。BaP平均浓度最高，为22.57 μg·kg-1，其次为BkF。BaP和BkF均为高分子量化合物，因高分子量的PAHs易在土壤中蓄积[6]。变异系数(CV)大部分大于15%，表明不同类型的土壤之间PAHs污染水平差异较大。本文PAHs的污染水平与佛山农业土壤中多环芳烃总含量相一致[7]；略低于东莞市农业土壤中ΣPAHs含量[8]；赵涵等人[5]于2017年检测了深圳市城市表层土壤中多环芳烃含量，总含量为本文2.8倍水平。上述结果表明，不同地区土壤中PAHs含量差异很大。可能由于土壤性质差别，也可能由于生长植物类型不同。

表1 表层土壤中PAHs浓度 μg·kg-1Table 1 Statistics of PAHs concentrations in surface soil

DF,检出频率(%); Mean,平均值(μg·kg-1); CV,变异系数(%); MIN,最小值(μg·kg-1); MAX,最大值(μg·kg-1)。

2.2 蔬果中PAHs含量

表2 蔬果中PAHs的浓度 μg·kg-1Table 2 Statistics of PAHs concentrations in vegetables

表2(续)

DF,检出频率(%); Mean,平均值(μg·kg-1);CV,变异系数(%); MIN,最小值(μg·kg-1);MAX,最大值μg·kg-1)。

2.3 蔬果-土壤系统中PAHs蓄积能力

如图1所示，土壤：深圳市苦瓜污染程度最高，重庆市丝瓜最低。蔬果：重庆市的柠檬样品污染程度最高，宁波市的桃子受污染程度最低。不同种类的蔬果样品间ΣPAHs差异较大。

图1 土壤、蔬果中多环芳烃总含量Fig.1 ΣPAHs in soils and vegetables

用富集因子(AF)比较不同蔬果从土壤中积累多环芳烃的能力，列于表3中。AF值即蔬果中抗生素浓度除以土壤中抗生素的对应浓度。柠檬的富集因子最高，苦瓜最低。不同种类蔬果吸收能力不同，可能与根系吸收和运输能力有关[13]。

由表3可知，重庆市蔬果富集因子总体都较高，深圳市最低。重庆市甜玉米从土壤中富集PAHs的能力明显高于深圳市的甜玉米，可能由于土壤环境理化特性等不同，对多环芳烃残留水平起到了重要影响作用[14]。2010年，Wu C等人[15]对沙质土壤和粘土土壤中生长的黄杨、茄子进行采样研究，结果表明不同的土壤环境会影响植物的吸收能力，并导致污染物保留时间不同，可能因为污染物发生了降解。