多环芳烃的微生物降解与生物修复

生物修复在治理多环芳烃污染环境中的作用日益突出，其应用越来越受到重视。文中概述了生物修复技术发展的基础－多环芳烃微生物降解，论述了降解微生物分离、驯化、咱类、降解机制等，探讨了提高多环芳烃降解速率的途径及其存在的一些问题，并对今后的发展进行了展望。     

城市建筑物对周围土壤中多环芳烃含量与分布的影响

为探讨城市建筑物对其周围土壤中多环芳烃(PAHs)含量与分布的影响,对建筑物勒脚或散水边缘(B)和距建筑物5m(B-5)处20个表层土壤样品中16种优控PAHs进行了检测分析.结果表明,B处土壤中?16PAHs含量为824~8960ng/g,平均为2649ng/g;B-5处土壤中?16PAHs含量为637~1706ng/g,平均为1297ng/g,B处PAHs含量远高于B-5.各样点主要以4环和5环PAHs为主,B处3环PAHs含量高于B-5处.其中?4PAHs(Fl、Pyr、InP和BghiP)含量分别占B和B-5土壤中?16PAHs的48%和45%.参照Maliszewska-Kordybach建立的土壤PAHs污染标准,HJ-5、AJ、AJ-5、EB-5和TC-5属于中等污染程度(600~1000ng/g),其余各样点均属于重度污染(>1000ng/g).B处土壤中TOC相对B-5处有富集趋势,B和B-5处土壤中PAHs与TOC无明显的相关性.BaA、Chry、B(b/k)F、BaP、InP和DahA是B 和B-5处土壤中TEQBaP浓度的主要贡献者.溯源结果表明B和B-5处土壤中PAHs主要来源于煤炭、汽油和柴油的燃烧; B-5土壤中PAHs部分可能来源于石油类的泄漏.     

煤矸石堆放对土壤环境PAHs污染的影响

为探讨煤矸石堆放对土壤环境的有机污染效应,以典型煤矸石区——平煤十二矿为例,利用GC-MS技术对煤矸石、表层土壤及降尘样品中多环芳烃(PAHs)含量及化学组成特征进行了检测,将PAHs空间分布、环数分布、优势组成与分子标志物参数相结合,定性剖析了煤矸石堆放对表层土壤PAHs污染的贡献.煤矸石、降尘和土壤表层中PAHs综合分析表明,煤矸石堆积区表层土壤US EPA 16种优控PAHs(PHA₁₆)总量为0.94~5.66 μg·g^-1,属严重污染;表层土壤PAH₁₆总量与煤矸石山距离呈负相关关系;煤矸石、降尘及表层土壤中PAHs均为富3环特征,以菲、苯并荧蒽、、荧蒽及芘为优势组成;煤矸石扬尘直降、煤矸石燃烧、原煤煤尘降落和燃烧对土壤环境PAHs均有输入,但近源区煤矸石扬尘直降贡献明显,煤矸石扬尘使煤矿区土壤环境中PAHs污染具有面源贡献的特点,应引起重视.     

多环芳烃(PAHs)在大气中的相分布

通过对广州市老城区空气中多环芳烃的研究表明 ,该区多环芳烃的污染相当严重 ,不同季节测定的多环芳烃总量差别不大 ,但颗粒相多环芳烃在春季占的比例 (44 8% )要高于夏季 (9 4 % ) .气相中主要以芴、菲、甲基菲、荧蒽、芘等低环数的多环芳烃为主 ,而高于四环的多环芳烃主要是分布在颗粒相中 ,苯并 (ghi)是最主要的颗粒相多环芳烃物质 .     

滇池流域宝象河水库沉积物中多环芳烃的垂直分布特征及来源解析

采用GC-MS检测了滇池宝象河水库沉积物中16种美国环保署(US EPA)优先控制的多环芳烃(PAHs)的含量,并对其垂直分布特征及来源进行分析,以此了解宝象河水库近年来PAHs的变化.结果表明,水库沉积物中16种PAHs均有检出,其含量范围为162.26~762.24ng·g~(-1),平均值为423.30 ng·g~(-1).自底层50 cm至表层,沉积物中PAHs含量呈上升趋势.从多环芳烃环数来看,沉积物中的PAHs以2~3环为主,其含量为128.34~518.81 ng·g~(-1),平均值为279.88 ng·g~(-1),占PAHs总量的42.2%~84.1%,平均值为67.6%.FLA/(FLA+PYR)、Ba A/(Ba A+CHR)和Icd P/(Icd P+Bghi P)3组比值及PAHs各组分的分析结果表明,燃烧过程是沉积物中PAHs的主要来源,主要为煤炭、生物质的燃烧.PAHs含量与总有机碳(TOC)之间有显著正相关关系,TOC影响宝象河水库沉积物中PAHs的分布.     

Investigation of polycyclic aromatic hydrocarbons from coal gasification

The hazardous organic pollutants generated from coal gasification, such as polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs), are highly mutagenic and carcinogenic. More researchers have paid particular attention to them. Using air and steam as gasification medium, the experiments of three kinds of coals were carried out in a bench-scale atmospheric fluidized bed gasifier. The contents of the 16 PAHs specified by US EPA in raw coal, slag, bag house coke, cyclone coke and gas were measured by HPLC to study the contents of PAHs in raw coal and the effects of the inherent characters of coals on the formation and release of PAHs in coal gasification. The experimental results showed that the distributions of PAHs in the gasified products are similar to raw coals and the total-PAHs content in coal gasification is higher than in raw coal(except Coal C). The totaI-PAHs contents increase and then decrease with the rise of fixed carbon and sulfur of coal while there has an opposite variation when volatile matters content increase. The quantities of PAHs reduce with the increase of ash content or the drop of heating value during coal gasification.     

拉萨市城区大气和拉鲁湿地土壤中的多环芳烃

对拉萨城区大气及郊区湿地土壤中多环芳烃的研究表明,大气中的多环芳烃,颗粒物占27.69%,气相状态占72.31%;由于高原高强度的紫外线辐射,无论是颗粒相还是气相状态存在的多环芳烃含量均是夜晚高于白天;颗粒物中的多环芳烃主要为3个苯环数以上的,而气相状态的多环芳烃多为2和3个苯环数的芳烃及芘.湿地土壤中的多环芳烃主要来自于大气,其中气相状态占52.56%,颗粒物占47.44%.     

高级氧化技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃（PAHs）是由2个或2个以上苯环组成的碳氢化合物,其致癌、致突变、致畸等特性对人类健康和生态环境产生不利的影响。由于PAHs具有低水溶性、高疏水性和难降解性等特点,导致PAHs污染土壤修复具有巨大挑战。高级氧化技术是处理PAHs污染土壤的有效手段。对高级氧化技术在PAHs污染土壤修复领域的研究进展进行了总结,对臭氧氧化、芬顿氧化和过硫酸盐氧化等高级氧化技术的优劣进行了分析;此外,探讨了表面活性剂在提升高级氧化效果方面的作用以及土壤理化环境条件对氧化过程的影响,分析了氧化过程对土壤微环境的潜在影响;最后,指出了高级氧化修复PAHs污染土壤的研究难点和未来方向。

     

黄河源区鄂陵湖中多环芳烃的百年沉积记录

为研究黄河源区多环芳烃（PAHs）的污染历史,于2016年7月在鄂陵湖中采集了沉积物柱芯,采用²¹⁰Pb定年,利用气相色谱串联三重四级杆质谱仪（GC-MS/MS）分析了16种PAHs,运用有序聚类分析对PAHs的垂向分布进行分带,并采取主成分分析及多元线性回归定量分析了PAHs的来源.结果表明,鄂陵湖沉积柱的沉积速率为0.176cm/a,慢于青藏高原多数湖泊.总PAHs的含量为11.3~54.7ng/g,平均值为29.2ng/g,与其他高原和偏远地区湖泊沉积物相比,处于较低水平,可被视为PAHs的全球沉积物背景值.PAHs的垂向变化分为1948年以前、1948~1976和1976~2016年3个时间段,5~6环PAHs在1948~2016年间呈上升趋势,与青海省人口及大型牲畜数量显著相关,反映了鄂陵湖地区近70a来的人类活动以农牧业为主.PAHs来源分为本地源（23%）以及长距离迁移与本地混合源（77%）.本地源的垂向变化与5~6环PAHs一致,代表了青藏高原地区以牛粪饼为主要燃料的生物质燃烧源.     

厦门马銮湾养殖海区多环芳烃的污染特征

通过两个航次对厦门马銮湾养殖区及厦门西海域非养殖区的表层海水及沉积物中的多环芳烃的含量，组成进行调查。结果发现：马銮湾养殖区表层海水中多环芳烃的含量已达到生态毒理评价标准，马銮湾养殖海区的表层海水中多环芳烃的含量及组成存在明显的时间差异；马銮湾养殖海区沉积物中的多环芳烃含量明显高于非养殖区，并且在养殖海区的沉积物中检测到苯并（b)荧蒽，吲哚芘和苯并（ghi)Bei等没有最低安全值的高分子量多环芳烃的存在，直接威胁养殖水体的安全。此外，还对马銮湾养殖海区中多环芳烃污染的来源进行了分析。     

厦门西港表层海水中多环芳烃(PAHs)的含量、组成及来源

通过 3个航次对厦门西港表层海水中 16种优先监控的PAHs的污染状况进行不同季节的连续调查 .结果表明 :表层海水中PAHs的含量与组成具有明显的时间差异 .在 4月和 10月的PAHs含量较 7月高 ;PAHs的组成在 4月以 2环的萘为优势组分 ,在 7月以 3环的苊烯为优势组分 ,10月以 4环的为优势组分 .分析 3个航次的调查结果发现 :厦门西港表层海水中的PAHs主要来源于石油类物质的输入 .厦门西港表层海水中各种PAHs的含量与国际生物学组织或国家制定的评价水生生物暴露于水体的安全食用标准相比虽未超标 ,但个别组分如蒽、苯并 [a]芘的含量已达到生态毒理评价标准 .     

我国一些城市污泥中多环芳烃(PAHs)的研究

应用GC／MS对我国内地和香港地区共11个城市污泥中的17种多环芳烃化合物（PAHs）进行了研究，各城市污泥中∑PAHs的含量在2．271－143．804mg/lg之间，依次为兰州污泥＞珠海污泥＞北京污泥＞广州污泥＞佛山污泥＞无锡污泥＞沙田污泥（香港）＞元朗污泥（香港）＞大埔污泥（香港）＞西安污染＞深圳污泥，含量较高的化合物主要是蒽、荧蒽、苯并（a）蒽和屈等，珠海污泥和北京污泥的苯并(a）芘含量超过我国城市污泥农用标准，各化合物的最高含量分别分布在兰州污泥、珠海污泥、北京污泥和广州污泥中，各城市污泥中的PAHs具有不同的分布特征，均以少数化合物为主，主要是3和4个苯环的化合物，2、5和6个苯环的化合物含量普遍较低。     

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by fungal enzymes: A review

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a large group of chemicals. They represent an important concern due to their widespread distribution in the environment, their resistance to biodegradation, their potential to bioaccumulate and their harmful effects. Several pilot treatments have been implemented to prevent economic consequences and deterioration of soil and water quality. As a promising option, fungal enzymes are regarded as a powerful choice for degradation of PAHs. Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus ostreatus and Bjerkandera adusta are most commonly used for the degradation of such compounds due to their production of ligninolytic enzymes such as lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase. The rate of biodegradation depends on many culture conditions, such as temperature, oxygen, accessibility of nutrients and agitated or shallow culture. Moreover, the addition of biosurfactants can strongly modify the enzyme activity. The removal of PAHs is dependent on the ionization potential. The study of the kinetics is not completely comprehended, and it becomes morem hallenging when fungi are applied for bioremediation. Degradation studies in soil are much more complicated than liquid cultures because of the heterogeneity of soil, thus, many factors should be considered when studying soil bioremediation, such as desorption and bioavailability of PAHs. Different degradation pathways can be suggested. The peroxidases are heme-containing enzymes having common catalytic cycles. One molecule of hydrogen peroxide oxidizes the resting enzyme withdrawing two electrons. Subsequently, the peroxidase is reduced back in two steps of one electron oxidation. Laccases are copper-containing oxidases. They reduce molecular oxygen to water and oxidize phenolic compounds.     

百色市工业区表层土壤中多环芳烃污染特征及来源分析

为完善我国实地的不同的PAHs污染特征数据库,系统采集了百色市5个工业区表层土壤样品,利用HPLC分析了16种US EPA 优控PAHs的含量和组分特征,运用同分异构体比率法和主成分因子载荷法揭示其污染来源.结果表明,工业区土壤中PAHs总含量范围在18.7~6437μg/kg之间,电厂2土壤中PAHs平均含量最高,达1923.4μg/kg.与国内外相关研究比较,处于中高等污染水平.5个工业区表层土壤样品中PAHs的残留大小顺序为:电厂2>电厂1>炼油厂>润滑油厂>水泥厂;电厂2、电厂1、炼油厂和润滑油厂4个工业区土壤中PAHs污染以4环为主,毒性较高的4环和5环PAHs均高于其他环数PAHs;水泥厂附近土壤中PAHs污染以2、3环为主.研究区域内土壤中Baa、Bkf、Chr和Fla等单体超标严重.工业区土壤中PAHs污染主要来自于燃烧源、石油源及石油源和燃烧源的混合源,燃烧源贡献最大(占45.0%),石油源和燃烧源混合贡献率为36.8%,而石油源所占比例相对较小(占18.2%).     

深圳大运会期间大气中多环芳烃的特征及消减情况研究

深圳大运会期间,利用大流量主动采样器对深圳市5个点位进行大气样品采集,检测其气相及颗粒相中总的多环芳烃(PAHs)浓度以及与2010年夏季的监测数据进行比较,研究PAHs通过各种空气质量保障措施实施后的消减情况.结果表明,大运期间5个点位∑PAHs变化范围为15.80~62.09ng/m3,平均值30.77ng/m3,与2010年夏季相比,PAHs平均消减28%;大运期间PAHs单体中均以3~4环为主,平均占总浓度的88%;通过特征分子比值法推断大运期间机动车尾气排放是PAHs的主要来源,但是柴油车尾气排放和燃煤电厂废气排放的贡献比率增加;大运期间∑BaPeq比2010年夏季降低36%,BaP浓度以及∑BaPeq浓度都低于我国环境空气中对BaP的限值标准;呼吸致癌风险评价表明,大运期间为每百万人致癌3.8例,2010年夏季为每百万人致癌7.3例,致癌风险下降48%.     

几种多环芳烃的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响

采用水培试验方法,以多年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为供试植物,研究了芘、菲、苊和萘的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响.结果表明,黑麦草能明显吸收富集多环芳烃(PAHs);随培养液中PAHs浓度的升高,其在黑麦草根和茎叶中的含量增大,且根的PAHs含量、富集系数要远大于茎叶.芘、菲、苊、萘污染胁迫下,黑麦草根系分泌物中可溶性有机碳、草酸和可溶性总糖的含量均高于无污染对照.供试污染浓度范围内,随着培养液中菲、苊、萘浓度提高,可溶性有机碳、草酸及可溶性总糖的分泌量增大;但在芘胁迫下,与污染对照相比,分泌量的增加幅度随着芘浓度的升高则呈先增大后减小的趋势.在较低污染强度下,供试PAHs对根系分泌物的促分泌效应由强到弱依次为芘、菲、苊和萘.4种PAHs对可溶性糖类的促分泌作用最强,其分泌量的增加幅度明显大于可溶性有机碳和草酸.     

深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别

利用大流量主动采样器于2009年12月~2010年1月及2010年6月,分冬季与夏季两批次对深圳市13个点位进行大气样品采集,检测其气相及颗粒相中总的多环芳烃(PAHs)浓度.结果表明,冬季深圳市大气中总PAHs的浓度为17.9~92.3ng/m3,平均值为45.3ng/m3;夏季总PAHs浓度范围为8.64~96.3ng/m3,平均值为32.2ng/m3.两个季节PAHs单体中均以3~4环为主,占总浓度的75%以上;单个组分与总量的相关性分析表明,夏季明显优于冬季.来源分析表明,冬季大气中PAHs来源比夏季更为复杂,通过特征分子比值法推断冬季PAHs主要来源于石油源、燃煤、机动车尾气排放;夏季主要来源于机动车尾气排放.利用毒性当量因子法和致癌风险评价其污染水平和毒性风险,结果表明深圳市大气中PAHs污染与国内部分城市相比,处于较低水平.     

安徽省室内降尘中多环芳烃分布及来源解析

采集安徽省内14个采样点的24个室内降尘样品,检测16种多环芳烃(PAHs)含量.结果表明,安徽省不同区域室内降尘中ΣPAHs浓度范围为0.52~89.3 μg/g,平均浓度为20.7 μg/g.降尘中PAHs以5环为主,其次是4环和3环.PAHs组成分析表明,几乎全部样品中PAHs均以高环(4~6环)为主,其高达60.5%~97.0%,仅在4个样品中检出了较高比例的低环PAHs (2~3环).这说明多数室内降尘中PAHs污染由交通运输(汽车和船舶)以及化工厂等高温燃烧排放造成.而安庆、芜湖及六安地区可能存在较严重的石油污染或煤、木材等低温燃烧源污染.公共场所、城市家庭和农村家庭降尘中PAHs的浓度存在明显的差异,总体上呈现:公共场所>城市家庭>农村家庭.异构体分析表明,公共场所和城市家庭内存在混合来源,而农村家庭以燃烧源为主.致癌能力分析表明,城市家庭降尘中的苯并[a]芘当量(BaPE)值略高于农村家庭.公共场所降尘中的BaPE值远大于家庭场所,是农村家庭或城市家庭场所的2倍多.     

云南省曲靖燃煤区人群多环芳烃的日暴露特征研究

2007年12月~2008年1月于我国云南省曲靖燃煤区开展人群多环芳烃(PAHs)的暴露评价研究.采用气相色谱/质谱联用(GC/MS)测定了环境样品中16种PAHs的浓度,对暴露的途径及各种PAHs的来源比例进行了分析,以苯并(a)芘(BaP)致癌当量计算了人群日暴露总量.结果表明,人群日饮食暴露量为0.20μg/d,且与WHO报道的水平相当.日空气暴露量为5.26μg/d,占PAHs日暴露总量的96%,表明空气是当地PAHs暴露的主要来源.用BaP当量剂量评价致癌风险时,BaP从数量比3.08%上升至毒性当量比49.6%,低环PAHs毒性当量所占比例明显下降.当地人群BaP平均日暴露量为5.46μg/d,超过了标准限值3μg/d.PAHs暴露给当地环境和人群健康带来了长期危害.     

热脱附对多环芳烃和重金属复合污染土壤的影响

热脱附技术被广泛用于污染场地修复,但其对多环芳烃（PAHs）与重金属复合污染土壤的综合影响仍不清楚。选用PAHs和重金属复合污染模拟土壤,探究热脱附温度（220~400 ℃）和停留时间（5~60 min）对土壤中PAHs的影响,分析空气与氮气气氛下热脱附温度（310、340和370 ℃）对土壤中重金属Cu、Pb、As和Cd形态分布的影响。结果表明：随热脱附温度和停留时间的增加,土壤中PAHs去除率显著增加;低环PAHs占比逐渐减少,而高环PAHs占比逐渐增加。在2种气氛热脱附后,Cu、Pb和As弱酸提取态占比略有增加,而Cd弱酸提取态占比显著降低;可还原态和可氧化态的转化趋势具有差异性。随着热脱附温度的升高,Cu、Pb、As和Cd 4种重金属的残渣态占比均逐渐增加,说明热脱附有利于4种重金属的固定。相较于空气,氮气条件下4种重金属可氧化态和残渣态占比均增加;Cu和Pb可还原态占比显著降低,而As可还原态占比有所降低,Cd可还原态占比变化不大。氮气更有利于Cu、Pb和Cd的稳定;相反,空气更有利于As的稳定。