長(zhǎng)江表層土壤多氯聯(lián)苯污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

魯垠濤,劉明麗,2,劉殷佐,張士超,向鑫鑫,姚 宏*

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長(zhǎng)江表層土壤多氯聯(lián)苯污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

魯垠濤1,劉明麗1,2,劉殷佐1,張士超1,向鑫鑫1,姚 宏1*

(1.北京交通大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院,北京 100044；2.華康昇泰環(huán)境科技(北京)有限公司,北京 100010)

采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)長(zhǎng)江流域13個(gè)干流斷面及18個(gè)支流斷面處沿岸表層土壤樣品中的多氯聯(lián)苯(PCBs)進(jìn)行測(cè)定,分析其殘留特征、污染來(lái)源和健康風(fēng)險(xiǎn).結(jié)果表明,長(zhǎng)江流域表層土中ΣPCBs的含量范圍為:1.05~50.11ng/g dw,平均值為5.71ng/g dw,含量處于較低污染水平.干流的PCBs含量從上游到下游呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì),且PCBs在宜昌、岳陽(yáng)、武漢、重慶等二三線城市總含量較高.PCB 17,PCB 18,PCB 44,PCB 74,PCB 87的檢出率較高,三氯聯(lián)苯、四氯聯(lián)苯是主要的同系物,表明長(zhǎng)江流域表層土壤主要以低氯聯(lián)苯污染為主.主成分分析表明研究區(qū)域PCBs主要來(lái)自于1號(hào)國(guó)產(chǎn)變壓器油、Aorclor1242、1248、大氣沉降及地表徑流的混合污染源;對(duì)長(zhǎng)江流域表層土壤健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明,PCBs存在較小健康風(fēng)險(xiǎn),呼吸攝入潛在風(fēng)險(xiǎn)低于經(jīng)口攝入及皮膚接觸.

長(zhǎng)江流域；多氯聯(lián)苯；表層土壤；污染特征；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

多氯聯(lián)苯(PCBs)是國(guó)際上最關(guān)注的首批持久性有機(jī)污染物(POPs)之一,具有化學(xué)穩(wěn)定性,耐熱性,不可燃性等良好的物理化學(xué)性質(zhì),曾廣泛應(yīng)用于化工、電力和塑料業(yè)[1].同時(shí),PCBs具有環(huán)境持久性,生物蓄積性,遠(yuǎn)距離遷移和高毒性等特征,對(duì)人類健康和環(huán)境具有嚴(yán)重的危害,被世界衛(wèi)生組織確認(rèn)為可能致癌的物質(zhì)[2-3].

長(zhǎng)江是世界第三大河流,水資源豐富,長(zhǎng)江流域以水為紐帶,連接上下游、左右岸、干支流,形成經(jīng)濟(jì)社會(huì)大系統(tǒng),今天仍然是連接絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的重要紐帶.由于近年來(lái)長(zhǎng)江流域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),水利建設(shè),城市化等人類活動(dòng)頻繁,造成長(zhǎng)江流域水環(huán)境污染較為嚴(yán)重,其水質(zhì)直接影響到周邊居民的飲用水安全及工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的安全[4].目前對(duì)長(zhǎng)江水體的研究工作集中體現(xiàn)在水體的富營(yíng)養(yǎng)化[5-6],重金屬污染[7-8]等方面,也有少數(shù)學(xué)者對(duì)長(zhǎng)江的POPs污染情況進(jìn)行了研究[9-13],但多集中在水體及沉積物中,且只局限于小范圍內(nèi),而針對(duì)土壤中PCBs等POPs開(kāi)展全流域范圍的采樣,分析等研究工作卻較少.本研究從長(zhǎng)江上游地區(qū)的石鼓鎮(zhèn)到長(zhǎng)江入?？诘逆?zhèn)江段對(duì)包括13個(gè)干流及18個(gè)支流斷面沿岸表層土壤進(jìn)行采集,分析PCBs污染情況,揭示其潛在污染源,為合理規(guī)劃、利用、保護(hù)長(zhǎng)江流域提供數(shù)據(jù)支撐,對(duì)深入推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.

1 材料與方法

1.1 樣品采集

圖1 長(zhǎng)江流域采樣點(diǎn)分布

表1 采樣點(diǎn)一覽

續(xù)表1

編號(hào)采樣點(diǎn)緯度(°N)經(jīng)度(°E)水系從屬市級(jí)單位** B9武隆29.33107.76烏江重慶 B10曉溪塔30.77111.31黃柏河宜昌 B11夜明珠30.74111.29黃柏河宜昌 B12南嘴29.07112.29洞庭湖益陽(yáng) B13周文廟28.91112.06洞庭湖常德 B14湘陰28.67112.87洞庭湖岳陽(yáng) B15白河32.83110.11漢江安康 B16襄陽(yáng)32.03112.15漢江襄陽(yáng) B17仙桃30.38113.45漢江仙桃 B18集家嘴30.57114.23漢江武漢

注:* 長(zhǎng)上干:長(zhǎng)江干流上游區(qū)域;長(zhǎng)中干:長(zhǎng)江干流中游區(qū)域;長(zhǎng)下干:長(zhǎng)江干流下游區(qū)域;**城市水平:二線城市:重慶、武漢、仙桃(武漢城市群);三線城市:宜昌、岳陽(yáng)、鎮(zhèn)江、常德、襄陽(yáng);四線城市:宜賓、瀘州、恩施、荊州、安慶、益陽(yáng)五線城市:麗江、昭通、廣安、安康.

2014年10月中旬,按照水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)布設(shè)的國(guó)家重點(diǎn)控制斷面,使用五點(diǎn)采集法,采集長(zhǎng)江流域內(nèi)31個(gè)國(guó)控?cái)嗝姘哆叺谋韺油寥?0~15cm)樣品,采樣點(diǎn)信息如圖1和表1所示.并根據(jù)人口、GDP、行政級(jí)別等綜合因素對(duì)采樣點(diǎn)所屬城市劃分為二、三、四、五線城市.支流包括金沙江、岷沱江、嘉陵江、烏江、黃柏河、洞庭湖及漢江水系.使用丙酮清洗過(guò)的不銹鋼鏟取5個(gè)表層土壤(0~15cm)樣品進(jìn)行充分混合,過(guò)程中去除其中的雜物,最后取適量裝入清洗過(guò)的鋁盒.樣品通過(guò)冷藏運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,后放入-20℃的冰箱中冷凍保存.

1.2 樣品前處理

將土壤樣品進(jìn)行冷凍干燥,研磨后過(guò)100目不銹鋼篩.準(zhǔn)確稱取10g土樣與10g無(wú)水硫酸鈉放入已萃取過(guò)的濾紙袋中,置于索氏提取器,用250mL體積比為1:1的丙酮/正己烷混合溶劑于70℃水浴中提取24h,使溶劑回流速率保持在6次/h左右.萃取液經(jīng)無(wú)水硫酸鈉過(guò)濾除水后,在水浴溫度為(30±1)℃情況下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至2~3mL,濃縮液經(jīng)凈化柱凈化(凈化柱自下而上依次填充:2cm無(wú)水硫酸鈉、10g硅膠、2cm無(wú)水硫酸鈉),并用120mL體積比為1:1的正己烷/二氯甲烷混合液淋洗出PCBs,淋洗液再次經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至2~3mL,最后經(jīng)高純?nèi)岷偷獨(dú)獯得撝?mL,轉(zhuǎn)移到棕色色譜瓶,密封搖勻,準(zhǔn)備GC/MS上機(jī)分析.

1.3 儀器分析

PCBs分析采用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法(GC/MS).測(cè)試儀器為Agilent 6890-5975型氣質(zhì)聯(lián)用儀,氣相設(shè)置條件為:色譜柱為DB-5M毛細(xì)管色譜(60m′0.25mm′0.25μm),初始溫度為70℃保持1.0min,再以10℃/min的速度升溫至160℃,最后以2℃/min的速度升至280℃,恒溫保持10min.采用恒流無(wú)分流進(jìn)樣2.0mL,進(jìn)樣口溫度為250℃,傳輸線溫度為280℃,采用內(nèi)標(biāo)曲線法進(jìn)行定量.

1.4 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制

在樣品分析過(guò)程中,每11個(gè)樣品作為一批同時(shí)處理1個(gè)空白樣(無(wú)水硫酸鈉),分別監(jiān)測(cè)人為影響情況、實(shí)驗(yàn)的重視性及方法的回收率.所有空白樣品中PCBs含量均低于實(shí)際樣品中含量的5%,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)條件及操作符合要求.采用添加代標(biāo)指示物(PCB155)及內(nèi)標(biāo)指示物(PCB 30、PCB 204)的方法進(jìn)行樣品處理和分析過(guò)程的回收率控制,回收率在80.34%~126.28%之間,符合USEPA方法對(duì)代標(biāo)回收率在70%~130%之間的要求.

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2013與Origin 9.0進(jìn)行數(shù)據(jù)基本處理,采用SPSS 19.0進(jìn)行主成分分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 長(zhǎng)江流域土壤中 PCBs的含量、分布特征及污染狀況

長(zhǎng)江流域31個(gè)表層土壤樣品(13個(gè)干流,18個(gè)支流)中PCB均有檢出,共檢測(cè)出66種PCBs同系物.圖2為各采樣點(diǎn)表層土壤樣品處總PCBs的含量.長(zhǎng)江流域表層土中Σ66PCBs的濃度范圍為1.05~ 50.11ng/g dw,平均值為5.71ng/g dw,其中,干流、支流樣品中Σ66PCBs的平均值分別為(4.06±1.60)和(6.89±11.23) ng/g dw.干流土壤濃度變化相對(duì)較小,支流土壤存在較大差異.長(zhǎng)江干流土壤含量最大點(diǎn)出現(xiàn)在城陵磯,在此采樣點(diǎn)附近為城陵磯港外貿(mào)碼頭,途徑大量大型貨輪,交通污染較為嚴(yán)重,因而推測(cè)此處的PCBs污染受交通污染影響較大,主要包括航行過(guò)程中油類物體泄露及廢氣排放等[14].

圖2 長(zhǎng)江流域表層土壤中Σ66PCBs含量

長(zhǎng)江流域不同水系表層土中PCBs檢出濃度如表2所示,其中,長(zhǎng)江干流的上,中,下游PCBs含量范圍分別為2.21~4.73ng/g dw, 2.09~6.78ng/g dw, 4.51~6.25ng/g dw,從上游到下游呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì);支流方面,黃柏河濃度范圍為11.90~50.11ng/g dw,遠(yuǎn)大于其他水系,其次是洞庭湖,其濃度范圍為1.72~12.23ng/g dw.最小的為金沙江,其濃度范圍為2.39~3.17ng/g dw.黃柏河流域作為葛洲壩水庫(kù)的一條支流,受水庫(kù)、流域徑流及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的多重影響,水環(huán)境質(zhì)量較差[15].洞庭湖是我國(guó)的第二大淡水湖,是長(zhǎng)江中游的重要吞吐湖泊,入湖河流較多且周圍存在化工企業(yè)的大量排污,造成一定程度的污染.除了黃柏河和洞庭湖,其它的支流流域土壤中PCBs的濃度接近或小于干流濃度.

表2 不同水系土壤中PCBs含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(ng/g dw)

將研究區(qū)域PCBs的污染水平與國(guó)內(nèi)外其他研究地區(qū)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表3所示,長(zhǎng)江流域表層土中7種指示性PCBs含量低于德國(guó),英國(guó)等國(guó)家污染水平,高于土耳其土壤中的PCBs含量.與我國(guó)其他地區(qū)相比,本研究中PCBs含量高于長(zhǎng)江三角洲地區(qū)農(nóng)田土壤,與黃河中下游岸邊土壤濃度相似,低于天津,大連等國(guó)內(nèi)其他區(qū)域,且遠(yuǎn)低于荷蘭規(guī)定的7種指示性PCBs的土壤修復(fù)目標(biāo)值及干預(yù)值(分別為20ng/g和1000ng/g ).綜上可知,長(zhǎng)江流域表層土壤PCBs含量處于較低水平.

表3 不同國(guó)家或地區(qū)表層土中PCBs含量比較

長(zhǎng)江流域表層土壤中PCBs同系物組成主要為二氯聯(lián)苯(39.34%)>四氯聯(lián)苯(32.47%)>三氯聯(lián)苯(10.58%)>五氯聯(lián)苯(9.21%)>六氯聯(lián)苯(8.41%),其中低氯聯(lián)苯所占比例較高,這與三峽水庫(kù)蓄水期長(zhǎng)江口的研究結(jié)果類似[10].圖3為各水系不同PCBs同系物含量及占比情況.不同水系的PCBs同系物含量及組成存在較大差異(圖3).其中,二氯聯(lián)苯為長(zhǎng)江干流中的優(yōu)勢(shì)同系物,在上、中、下游中所占百分比分別為29.09%,36.56%,40.63%.其中,黃柏河中二氯聯(lián)苯占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),達(dá)到80.61%.四氯聯(lián)苯是金沙江、岷沱江、嘉陵江、烏江、洞庭湖及漢江中占比最大的PCBs同系物,所占比例范圍為31.43%~ 65.81%.五氯聯(lián)苯在環(huán)境中易發(fā)生脫氯作用形成四氯聯(lián)苯,而四氯聯(lián)苯的降解速率較低,因而易形成四氯聯(lián)苯在環(huán)境中的蓄積[24].且由于二氯聯(lián)苯具有較強(qiáng)的水溶性及揮發(fā)性,推測(cè)研究區(qū)域的二氯聯(lián)苯大部分是由于大氣沉降及地表徑流等作用進(jìn)入長(zhǎng)江岸邊表層土壤中[25].

2.2 長(zhǎng)江流域土壤中PCBs的來(lái)源解析

利用SPSS 10.0對(duì)檢出率較高的PCBs單體及不同城市的PCBs同系物含量進(jìn)行主成分分析,分析結(jié)果如表4所示.提取特征值大于1的主要因子,分別得到6個(gè)及4個(gè)主成分,其累計(jì)貢獻(xiàn)率分別達(dá)74.20%及100%(表4).主成分的多元性說(shuō)明影響著長(zhǎng)江流域PCBs含量的因素眾多.

對(duì)不同主成分中PCBs單體的因子載荷進(jìn)行分析,主成分1中,主要以同系物PCB16+32, 17, 18,53, 66,74為主.目前我國(guó)PCBs產(chǎn)品累計(jì)約生產(chǎn)10000t,其中9000t 1號(hào)變壓器油被用于電容器,變壓器等封閉半封閉性產(chǎn)品.1000t 2號(hào)變壓器油被用于油漆添加劑,涂料等開(kāi)放性產(chǎn)品[26].我國(guó)1號(hào)變壓器油所含PCBs主要以三氯聯(lián)苯為主,其次是四氯和二氯代聯(lián)苯[27],與PC1構(gòu)成類似,推測(cè)PC1主要是來(lái)自1號(hào)國(guó)產(chǎn)變壓器油的廢棄或泄漏.對(duì)于主成分2和3,主要以PCB 31+28、42、44、47+48、52為主,均屬于三氯聯(lián)苯及四氯聯(lián)苯,PCB52是工業(yè)Aorclor1242和1248 的最主要成分之一,是環(huán)境中四氯聯(lián)苯的主要來(lái)源[14],因此推斷PC2,3是來(lái)自于類似美國(guó)PCBs產(chǎn)品Aorclor1242和1248的混合物所構(gòu)成的產(chǎn)品.對(duì)于主成分4、5和6,PCB 4+10、6、12+13、15等二氯聯(lián)苯取值較大,考慮其具有較高的水溶性及揮發(fā)性,推測(cè)PC4、5和6反映了大氣沉降及地表徑流等方式帶來(lái)的PCBs污染.

利用同一城市中不同采樣點(diǎn)同系物濃度的算術(shù)平均值進(jìn)行主成分分析,得到4個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率(表4).對(duì)不同城市的PCBs同系物含量中前兩個(gè)主成分進(jìn)行分析(圖4),除去宜昌,鎮(zhèn)江,仙桃,襄陽(yáng)外,其余各城市均在PC1取值較大.宜昌和鎮(zhèn)江均屬于三線城市,二氯聯(lián)苯所占組分遠(yuǎn)大于其他同系物(圖5),推測(cè)其受1號(hào)變壓器油及遠(yuǎn)距離輸移等影響較大[27].仙桃、襄陽(yáng)的五、六氯聯(lián)苯所占組分相對(duì)較大(圖5),推測(cè)其來(lái)自于高氯代組分較高的進(jìn)口PCBs產(chǎn)品,而在其他城市中,大多呈現(xiàn)四氯聯(lián)苯占優(yōu)勢(shì)的情形,推測(cè)Aorclor1242和1248的混合物是其他城市PCBs主要來(lái)源.主成分分析結(jié)果同黃河中下游流域表層土中PCBs的來(lái)源類似[14].

表4 主成分變異系數(shù)分析結(jié)果

圖4 長(zhǎng)江流域岸邊土壤PCBs數(shù)據(jù)主成分分析

另外,宜昌、岳陽(yáng)、武漢、重慶、鎮(zhèn)江等二三線城市總含量較高,五線城市PCBs含量明顯低于其他城市,且四氯聯(lián)苯為優(yōu)勢(shì)同系物.PCBs的濃度和同系物組成在不同城市間存在很大的差異(圖5).這主要是因?yàn)槊總€(gè)城市在PCBs產(chǎn)品的使用上存在一定差異,城市級(jí)別不同造成PCBs含量的差異說(shuō)明城市發(fā)展程度對(duì)于PCBs的污染及傳播存在一定程度的影響.宜昌市PCBs總濃度高于其他城市,電力,化工產(chǎn)業(yè)為宜昌市的支柱產(chǎn)業(yè)[28],必然存在較多數(shù)量的PCBs[29]的使用及歷史殘留.

圖5 不同城市中PCBs同系物濃度分布

2.3 長(zhǎng)江流域土壤中 PCBs的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)分析已廣泛應(yīng)用于世界各地的陸地土壤.本研究根據(jù)美國(guó)毒物與疾病登記署(ATSDR)提出的框架進(jìn)行了環(huán)境癌癥和非癌癥風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估,土壤攝入PCBs主要包括經(jīng)口攝入(EDI經(jīng)口),呼吸暴露(EDI呼吸)和皮膚接觸(EDI皮膚)3種主要暴露途徑導(dǎo)致的不良健康影響(致癌和非致癌)的發(fā)生,其長(zhǎng)期暴露量EDI的估算公式及相關(guān)參數(shù)如下[14,29]:

式中:EDI為長(zhǎng)期日攝入量,mg/(kg?d);s為土壤中PCBs含量,mg/kg;IRs為土壤的日攝入量,成人50mg/d,兒童100mg/d;CF為轉(zhuǎn)換系數(shù),10-6kg/mg; EF為暴露頻率,365d/a;ED為暴露時(shí)間,成人24a,兒童6a;BW為體重,成人60kg,兒童15kg;AT為平均作用時(shí)間,非致癌:成人8760d,兒童2190d,致癌: 25550d;SA為可能接觸土壤的皮膚面積,成人5700cm2/d,兒童2800cm2/d;AF為皮膚對(duì)土壤的吸附系數(shù),成人0.07mg/cm2,兒童0.2mg/cm2;ABS為皮膚吸收系數(shù),無(wú)量綱,參考值為0.13;IRt為呼吸速率,成人16m3/d,兒童8m3/d;PEF為土壤塵擴(kuò)散因子,1.32×109m3/kg.

根據(jù)每種暴露途徑下人體的長(zhǎng)期攝入劑量進(jìn)行癌癥風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算.非致癌風(fēng)險(xiǎn)通常用風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(HI)表示,致癌風(fēng)險(xiǎn)通常使用風(fēng)險(xiǎn)值(CR)來(lái)表示,計(jì)算公式如以下所示[30-31]:

CR =

S

EDI

i

′

SF

i

(5)

式中:RfD為污染物通過(guò)某種暴露途徑的慢性參考劑量,取值為0.00002 (kg?d)/mg;SF為污染物通過(guò)某種暴露途徑的致癌斜率因子,經(jīng)口及皮膚接觸取值2mg/(kg?d);經(jīng)呼吸攝入取值0.00218mg/(kg?d).

計(jì)算結(jié)果表明,長(zhǎng)江流域內(nèi)成人經(jīng)土壤攝入PCBs產(chǎn)生的非致癌風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)HI為3.42×10-4~ 2.12×10-2,平均值為2.23×10-3,兒童攝入PCBs的HI為2.05×10-3~1.44×10-1,平均值為1.46×10-2.長(zhǎng)江流域沿岸土壤中PCBs的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于1,故長(zhǎng)江流域沿岸土壤中PCBs的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較小.成人經(jīng)土壤攝入PCBs所產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)CR為1.37×10-8~8.48×10-7,平均值為7.72×10-8,兒童攝入PCBs的CR為8.18×10-8~5.75×10-6,平均值為5.84× 10-7,一般當(dāng)癌癥風(fēng)險(xiǎn)水平處于10-6~10-4之間時(shí)表明有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn),當(dāng)癌癥風(fēng)險(xiǎn)水平高于10-4時(shí)表明存在很高的潛在健康風(fēng)險(xiǎn),因而長(zhǎng)江土壤PCBs致癌風(fēng)險(xiǎn)也處于較低水平.兒童的非致癌及致癌風(fēng)險(xiǎn)均大于成人.表5為不同途徑攝入產(chǎn)生的潛在健康風(fēng)險(xiǎn),由表可知,成人及兒童經(jīng)過(guò)3種途徑攝入的潛在非致癌風(fēng)險(xiǎn)為:經(jīng)口攝入≈皮膚接觸>呼吸攝入,成人潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)為:經(jīng)口攝入≈皮膚接觸>呼吸攝入,兒童潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)則為:經(jīng)口攝入>皮膚接觸>呼吸攝入.整體來(lái)說(shuō),呼吸攝入引起的風(fēng)險(xiǎn)較低.

根據(jù)土壤中PCBs的濃度計(jì)算長(zhǎng)江不同區(qū)域人群攝入PCBs產(chǎn)生的非致癌及致癌風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)如圖7所示,整體來(lái)看,各區(qū)域的HI及CR均處于較低風(fēng)險(xiǎn)水平.長(zhǎng)江干流土壤中PCBs引起的致癌風(fēng)險(xiǎn)為下游>中游>上游,支流土壤中以黃柏河構(gòu)成的健康風(fēng)險(xiǎn)最大,其他區(qū)域的健康風(fēng)險(xiǎn)處于相似水平.兒童所經(jīng)受的非致癌風(fēng)險(xiǎn)及致癌風(fēng)險(xiǎn)均大于成人,應(yīng)作為重點(diǎn)關(guān)注人群.

表5 長(zhǎng)江土壤經(jīng)不同途徑攝入潛在健康風(fēng)險(xiǎn)

圖6 不同水系土壤PCBs潛在健康風(fēng)險(xiǎn)

3 結(jié)論

3.1 長(zhǎng)江流域13個(gè)干流及18個(gè)支流表層土壤中共檢出66種PCBs同系物,Σ66PCBs的平均值為5.71ng/g dw(1.05~50.11ng/g dw).干流PCBs含量從上游到下游呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì),其中三氯聯(lián)苯、四氯聯(lián)苯是主要的同系物.

3.2 宜昌、岳陽(yáng)、武漢、重慶等二三線城市PCBs總含量較高,城市發(fā)展程度對(duì)于PCBs的污染及傳播存在一定程度的影響.

3.3 主成分分析表明研究區(qū)域PCBs主要來(lái)自于1號(hào)國(guó)產(chǎn)變壓器油,Aorclor1242、1248,大氣沉降及地表徑流的混合污染源.

3.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,長(zhǎng)江流域表層土壤中PCBs存在較小健康風(fēng)險(xiǎn),且呼吸攝入潛在風(fēng)險(xiǎn)低于經(jīng)口攝入及皮膚接觸.

[1] Haddaoui I, Mahjoub O, Mahjoub B, et al. Occurrence and distribution of PAHs, PCBs, and chlorinated pesticides in Tunisian soil irrigated with treated wastewater [J]. Chemosphere, 2016,146:195-205.

[2] Van D B M, Birnbaum L, Bosveld A T, et al. Toxic equivalency factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for humans and wildlife. [J]. Environmental Health Perspectives, 1998,106(12):775.

[3] WH Organization. Polychlorinated biphenyls and terphenyls. Environmental Polychlorinated biphenyls and terphenyls. Environmental Health Criteria, 140 [S]. Geneva, 1993.

[4] Hu X, Shi W, Cao F, et al. Bioanalytical and instrumental analysis of estrogenic activities in drinking water sources from Yangtze River Delta. [J]. Chemosphere, 2013,90(7):2123-2128.

[5] 羅小勇,李 斐,涂 敏.長(zhǎng)江流域湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化與防治對(duì)策研究[J]. 水利發(fā)展研究, 2010,(5):36-38.

[6] 張 智,曾曉嵐,王利利,等.泥沙沉降對(duì)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)的影響[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2007,27(2):213-216.

[7] 朱圣清,臧小平.長(zhǎng)江主要城市江段重金屬污染狀況及特征[J]. 人民長(zhǎng)江, 2001,32(7):58-62.

[8] 李 磊,平仙隱,王云龍,等.長(zhǎng)江口及鄰近海域沉積物中重金屬研究——時(shí)空分布及污染分析[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2012,32(12):2245- 2252.

[9] 許士奮,蔣 新,馮 建,等.氣相色譜法測(cè)定長(zhǎng)江水體懸浮物和沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥的殘留量[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2000,20(4):494-498.

[10] 高碩晗,陳 靜,司 政,等.三峽水庫(kù)蓄水期長(zhǎng)江口多氯聯(lián)苯的污染特征[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2013,33(11):2062-2068.

[11] 楊嘉謨,王 赟,蘇青青.有機(jī)氯農(nóng)藥在長(zhǎng)江武漢段的殘留狀況調(diào)查[J]. 武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2004,26(4):38-41.

[12] 李 昆,趙高峰,周懷東,等.枯、平、豐水期長(zhǎng)江3條支流表層水中多氯聯(lián)苯的分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué), 2012,33(8):2574- 2579.

[13] Zhang T, Yang W L, Chen S J, et al. Occurrence, sources, and ecological risks of PBDEs, PCBs, OCPs, and PAHs in surface sediments of the Yangtze River Delta city cluster, China. [J]. Environmental Monitoring & Assessment. 2014,186(8):5285-5295.

[14] 盧 雙,張 旭,裴 晉,等.黃河中下游流域表層土壤中多氯聯(lián)苯的殘留特征[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2016,36(9):2741-2748.

[15] 李國(guó)卿,王 勝.黃柏河流域的水環(huán)境問(wèn)題及治理對(duì)策[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保, 2013,(1):43-44.

[16] Wang D, Yang M, Jia H, et al. Levels, distributions and profiles of polychlorinated biphenyls in surface soils of Dalian, China [J]. Chemosphere, 2008,73(1):38-42.

[17] 王祥云,鄧勛飛,楊洪達(dá),等.金華城區(qū)土壤中7種指示性多氯聯(lián)苯(PCBs)的分布特征和來(lái)源分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012,(8): 1512-1518.

[18] Zhang H B, Luo Y M, Wong M H, et al. Concentrations and possible sources of polychlorinated biphenyls in the soils of Hong Kong [J]. Geoderma, 2007,138(3/4):244-251.

[19] Manz M, Wenzel K D, Dietze U, et al. Persistent organic pollutants in agricultural soils of central Germany [J]. Science of The Total Environment, 2001,277(1–3):187-198.

[20] Salihoglu G, Tasdemir Y. Prediction of the PCB pollution in the soils of Bursa, an industrial city in Turkey [J]. Journal of Hazardous Materials, 2009,164(2/3):1523-1531.

[21] 周婕成,畢春娟,陳振樓,等.上海崇明島農(nóng)田土壤中多氯聯(lián)苯的殘留特征[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2010,30(1):116-120.

[22] Harrad S J, Sewart A P, Alcock R, et al. Polychlorinated biphenyls (PCBs) in the British environment: Sinks, sources and temporal trends [J]. Environmental Pollution, 1994,85(2):131-146.

[23] 莆元華,安 瓊,栗 輝,等.長(zhǎng)江三角洲典型地區(qū)農(nóng)田土壤中多氯聯(lián)苯殘留狀況[J]. 環(huán)境科學(xué), 2006,27(3):528-532.

[24] 黃 宏,尹 方,吳 瑩,等.長(zhǎng)江口表層沉積物中多氯聯(lián)苯殘留和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011,39(10):1500-1505.

[25] 高碩晗,陳 靜,司 政,等.三峽水庫(kù)蓄水期長(zhǎng)江口多氯聯(lián)苯的污染特征[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2013,33(11):2062-2068.

[26] Xing Y, Lu Y, Dawson R W, et al. A spatial temporal assessment of pollution from PCBs in China [J]. Chemosphere, 2005,60(6):731.

[27] 降巧龍,周海燕,徐殿斗,等.國(guó)產(chǎn)變壓器油中多氯聯(lián)苯及其異構(gòu)體分布特征[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2007,27(5):608-612.

[28] 張 俊.宜昌市產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J]. 經(jīng)濟(jì)論壇, 2006,7(8):17-19.

[29] Wu J, Jian L, Luo Y, et al. An overview on the organic pollution around the Qinghai-Tibet plateau: The thought-provoking situation [J]. Environment International, 2016,97:264-272.

[30] 陳曉榮,王 洋,劉 強(qiáng),等.不同工業(yè)城市郊區(qū)菜地土壤中多氯聯(lián)苯的殘留現(xiàn)況與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 土壤與作物, 2016,5(1):14-23.

[31] 王攀菲,何佳軍,高 敏,等.珠江流域人群對(duì)典型EDCs的暴露及致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2014,34(5):1322-1327.

Characteristics and health risk assessment of polychlorinated biphenyls in surface soil of the Yangtze River.

LU Yin-tao1, LIU Ming-li1,2, LIU Yin-zuo1, ZHANG Shi-chao1, XIANG Xin-xin1, YAO Hong1*

(1.Department of Municipal and Environmental Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China；2.CCCC-AECOM Eco-Enviromental Co., Ltd, Beijing 100010, China)., 2018,38(12)：4617~4624

Polychlorinated biphenyls (PCBs) concentration in surface soil samples collected from 14mainstream and 18branch cross sections of the Yangtze River were analyzed by GC-MS. The residual characteristics, pollution sources, and ecological risks were also analyzed. The results showed that the concentrations of total PCBs in surface soil ranged from 1.05 to 50.11ng/g dry weight (ng/g dw), with an average value of 5.71ng/g dw, and the PCBs concentration in this study was in a comparatively low level. The content of PCBs in the mainstream has gradually increased from the upstream to the downstream, and the total content of PCB in the second and third-tier cities such as Yichang, Yueyang, Wuhan and Chongqing was relatively high. PCB17, PCB18, PCB44, PCB74, PCB87 were identified as the prevalent contaminates of the surface soil. Tri- and tetra-chlorobiphenyl were the main congeners, indicating that the surface soil in the Yangtze River basin was mainly contaminated with low-chlorobiphenyl. The principal component analysis showed that PCBs mainly come from the mixed pollution sources of No. 1transformer oil, Aorclor 1242, 1248, atmospheric deposition and surface runoff. The health risk assessment of surface soil in the Yangtze River Basin showed that PCBs have a relatively low risk, and the potential risk of inhalation was lower than accidental ingestion and dermal contact.

PCBs；the Yangtze River；surface soil；residual characteristics；risk assessment

X53

A

1000-6923(2018)12-4617-08

魯垠濤(1978-),女,吉林長(zhǎng)春人,副教授,博士,主要從事污染物遷移轉(zhuǎn)化研究.發(fā)表論文15篇.

2018-05-07

國(guó)家水專項(xiàng)(2014ZX07202-011);北京交通大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(C16JB00440)

* 責(zé)任作者, 教授, yaohongts@163.com