永久基本農田土壤中多環芳烴分布特征及來源分析

王倩

（上海市地質勘查技術研究院，上海200000）

調查區域本身就是人員規模較大、環境容量相對有限以及用地資源比較不足的特大型城市。基于長遠角度來講，用地資源整體數量具有的限制性以及可使用數量快速降低的主要發展趨勢并不會產生相關的變化，資源環境逐漸促使經濟社會呈現約束性發展。為更好的提升城市環境質量、人民生活質量、城市競爭力，對該地區的土地資源進行環境質量監測分析是十分必要的。

多環芳烴（英文全稱是Polycyclic aromatic hydrocarbons，簡要稱其為PAHs）其本身就是土壤內經常性具有的一種長時期的有機性污染物，但是其自身一般具備導致畸形、癌癥以及基因突變等相關特單，由此受到國內外相關人員的極度關注。針對華東某地區的永久基本農田，該調研活動研究通過將美國環保單位所確定為環境優先管控污染物中十六類PAHs 當做自己調研的主要對象，開展表層土壤多環芳烴（PAHs）分布特征、來源分析及污染風險評估，從有機環境污染角度評估永久基本農田的生態安全。

1 資料收集

土地環境質量調查評價是以土地質量地球化學調查為基礎，進行土壤學、環境科學、生態學、土地規劃等多學科綜合研究，進而開展土地質量地球化學評價，主要收集以下資料：

（1）自然地理背景資料，包括氣象水文、地形地貌、土壤類型、水文地質等資料；

（2）土地利用現狀相關資料和發展規劃等與土地利用相關的各種資料；

（3）社會經濟發展狀況、城鎮發展以及生態環境和存在的問題等有關資料；

（4）已有環境地球化學調查、生態地球化學評價及其他地球化學調查資料；

（5）其它資料，如區域農業、環境、土地利用規劃等相關行業新聞及成果資料等；

（6）國家、行業或部門以及地方的相關標準。

2 研究方法

2.1 樣品采集及預處理

根據華東某地區土地利用現狀，積極借鑒國內外相關方法技術，充分吸收環保、農委等相關部門的土壤環境質量調查經驗，優化樣點布設、樣品采集、樣品加工管理、分析測試等全過程質量管理方案。利用4km×4km 的采樣密度進行網格化布點，采樣時每個樣點的所在地塊均大于100m×100m。用竹鏟、竹片直接采取樣品，取樣時表層0-20cm 連續采樣，單點樣原始重量大于2000g，并保證樣品風干后重量不低于1000g。避免局部污染，避開施肥期；棄去動植物殘留體、礫石、肥料團塊等，充分混合后，裝取到干凈的樣袋中。樣袋外均應套聚乙烯塑料袋隔開。在地塊內按照9 點組合法采樣，即將地塊大致等分成9 塊，在每小塊的中心位置各采集部分樣品，然后將9 部分樣品按照均勻法組合成一個樣品。采樣過程中，用竹簽或者工兵鍬連續采集自地表向下20cm 土樣，去除兩邊后留存中間土條，以增加土壤樣品的代表性，并且去除土壤表面雜物。

2.2 質量控制

2.2.1 現場和運輸質控

采集現場質量控制樣一般是進行實驗品質管控以及現場樣品采集的主要方式。品質管控樣通常涵蓋了運輸樣本、平行樣品以及淋洗空白樣品，品質管控樣品基礎性的分析信息數據能夠從最初的樣品采集一直到實際樣品運輸、倉儲以及數據研究等多種階段對數據的自身品質進行體現。

在實際樣品不斷采集環節內，使用不同的采樣媒介，應該收集不少于一種平行采集樣品。一般樣品采集所獲得的平行樣都是基于同一點位獲得同時獨立性進行包裝以及研究的相關樣品。收集土壤樣本使用在研究具有揮發性有機物品的相關指標的同時，認為在進行所有運輸活動中必須進行采集一個運輸的空白樣品，也就是從實驗場所運輸到實際采樣現場，同時再返回到具體實驗場所和貨物運輸存在一定的關聯性，同時對相關的樣品進行研究分析，以此更加清楚的得知產品在實際運輸環節是不是遭受一定的污染以及其所運輸的產品是不是有所損傷。

現場采樣記錄、現場監測記錄可使用表格描述土壤特征、可疑物質或異常現象等，同時應保留現場相關影像記錄，其內容、頁碼、編號要齊全便于核查，如有改動應注明修改人及時間。

現場采樣遵循標準操作流程，所有采樣設備在使用前后進行清洗；

現場鉆探工作開始前對所有現場使用的儀器進行校正；

每個鉆孔開始鉆探前，對鉆探和采樣工具進行除污程序；

使用一次性丁腈手套與貝勒管采集地下水樣品，避免交叉污染；

使用實驗室提供的清潔采樣容器；

在現場對土壤和地下水容器進行標注，標注內容包括日期、監測井編號、項目名稱、采集時間以及所需分析的參數；

填寫樣品流轉單，樣品流轉單內容包含項目名稱、樣品名稱、采樣時間和分析項目等內容；

采集1 個現場平行樣（1 個地下水平行樣）、1 個設備淋洗樣、1 個運輸空白樣做實驗室分析；

樣品被送達實驗室前，所有樣品被置于放有冰塊的保溫箱內（約4℃）避光保存和運輸，確保樣品的時效性；

樣品流轉單隨樣品一并送至實驗室；

現場采樣過程中，現場工程師詳細記錄場地信息、采樣過程、采樣點和重大事件、現場觀察到的信息和現場測量結果，填寫相關的記錄表格；

現場作業與實驗室分析工作皆由專業人員完成。

2.2.2 實驗室質控

由有資質的人員和實驗室進行現場工作和實驗室分析；

樣品的分析過程中，實驗室執行內部的質量保證和質量控制程序；

每一批樣品的實驗室空白樣品濃度和加標回收控制濃度均在可接受范圍內。

實驗室質量控制方法采用方法空白、實驗室控制樣、實驗室平行樣和基質加標樣等對檢測結果進行質量監控。所有平行樣品具有的標準偏差的平均值需要限制在0.15 之內，同時其空白樣品中也不會檢測到相關的污染物。

3 結果與討論

3.1 永久基本農田土壤中多環芳烴（PAHs）的含量特征

利用2014 年華東某地區土地利用現狀圖斑，全市多數點位落在永久基本農田區域。永久基本農田的多環芳烴（PAHs）含量及濃度水平見圖1。

全市永久基本農田土壤中多環芳烴的平均濃度為346.65μg/kg，16 種美國EPA 優先控制的單體均有不同程度的檢出。

圖1 華東某地區永久基本農田表層土壤多環芳烴（PAHs）含量（μg/kg）

依照相關環數存在的差異性，能夠把十六類PAHs 劃分成2 到3 環PAHs、4 環PAHs 以及5 到6 環PAHs。長時期的農業用地中的多環芳烴具體構成詳細如圖2 所示。這種農業用地土壤實際檢測樣品內，2 到3 環的PAHs 大約是TPAHs 的2.88%～87.68%，整體平均值大約是38.79%，而4 環則大約是TPAHs的1.67%～66.33%，整體平均數值大約是40.18%，5 到6 環大約是TPAHs 的2.47%～74.64%，平均為21.33%。因此，永久基本農田表層土壤中PAHs 以中低環（2 環～4 環）為主。

圖2 華東某地區永久基本農田表層土壤多環芳烴（PAHs）環數分布

3.2 永久基本農田土壤中PAHs 源解析

通過相關調查研究得知，農業土壤用地中比較具有代表性的具有內源性的多環芳烴大約是1 到10 ng/g，一般主要來源于植物自主性的分解以及自然火災所產生。調查區域內用地土壤內部具有的PAHs 含量顯著的大于自然數值，由此得知用地已經遭受到相關程度的外源污染。本研究選用Ant/（Ant+Phe）、Flt/（Flt+Pyr）的同分異構體比值對不同的PAHs 進行源解析。通常認為，對分子數量是178 的多環芳烴來講，Ant/（Ant+Phe）具有的相關數值能夠進行石油源以及燃燒源的基礎檢測，若該比值小于0.1 則表明其實石油源，若該比值大約0.1 則表明其基本是來自于不完全性燃燒所獲得的；對于分子實際數量是202 的多環芳烴來講，若Flt/（Flt+Pyr）的比值小于0.4，則表明其大約是石油源，若該比值位于0.4 到0.5 之間，則表明其基本是來自于石油燃燒；若該比值大于0.5，則表明其基本來自于生物質以及煤炭等燃燒。

圖3 華東某地區永久基本農田土壤中PAHs來源分析（比值法）

如圖3 所示，永久性的基礎性農業用地土壤內部Ant/（Ant+Phe）具有的比值區域大概位于0 到0.44 之間，在一些樣品內部并沒有檢測到含有蒽，大概是因為其在實際進入到土地之后蒽要比菲更為快速的進行光解[3]，該具體數值表示了石油源的實際存在，其大概和農業土地中廢水澆灌存在一定的聯系。

而一比值提示了石油源的存在，可能與農用地廢水灌溉有關。Flt/（Flt+Pyr）的具體比值是0.17～0.93，均值為0.51，提示了土壤中多環芳烴一般是來源于木材以及煤燃燒活動所得。呂金剛等人[1]針對上海市區內崇明島區域農業用地土壤內的PAHs含量一般是來源于木材、石油源以及煤自身燃燒所得的最終結論和本篇論文所獲得的研究結論相同。

4 結論

本片論文中關于華東相關區域內永久性基礎農業用地土壤中優先性管控的十六類具有代表性的PAHs 實際含量進行檢測，ΣPAHs 實際檢測概率高達100%。

由此得知永久性基礎農業用地土表層土壤內PAHs 以中低環（2 環～4 環）為主，而工業用地表層土壤中PAHs 以中高環（4環～6 環）為主。

使用同分異構體的相關比值以及主成分研究分析的手段對PAHs 具體來源進行檢測，而同分異構體比值手段表明該區域內永久性基礎農業用地中PAHs 基本來自木材、石油源以及煤炭的燃燒所得。