石油化工区周边农作物对多环芳烃(PAHs)的累积及风险削减方法初探

摘要

石油化工业的生产活动,在促进经济发展的同时,也在污染着周围的环境,其排放的污染物质如多环芳烃,会残留在农产品中,导致农产品出现食用安全风险。目前,农产品中多环芳烃的降解已成为农业污染土地亟待解决的问题。本研究旨在对某石化工企业周围农田土壤进行污染调查,筛选出多环芳烃污染浓度较高的农田；并以此作为试验基地,探讨多环芳烃在农田土壤与农产品中的分布与赋存特征；筛选对多环芳烃敏感性较强的蔬菜品种,结合应用多环芳烃高效降解菌剂和杀虫剂一高锰酸钾复合制剂进行大田试验降解多环芳烃的效果验证试验。主要研究成果如下:
　　 1.为选择野外田间试验基地,分析了某石化企业周边农田土壤与农产品中的多环芳烃含量。结果表明,调查地区农田土壤多环芳烃含量45.4～964.3μg/kg,部分超标,基本上处于轻微污染状态。调查区农产品中的多环芳烃含量较高,含量范围220.6～1001.3μg/kg。同分异构体比值分析表明,证实调查区部分土壤污染来源于石油或石油燃烧,且T村附近农田土壤来源于石油污染,因此根据这一因素考虑选定该地区为试验基地。
　　 2.通过大田试验,种植了当地常见的7种农作物,包括西芹、油菜、茴香、胡萝卜等4种蔬菜和玉米、高梁、黄豆3种粮食作物,分析了试验基地土壤中多环芳烃的含量并进行了生态风险评估,探讨了农作物中多环芳烃的含量与赋存规律,利用毒性当量浓度和污染场地暴露评价模型分别评价了农作物的暴露风险。结果表明,该影响区土壤中16种多环芳烃均有检出,其总含量范围为69.8～1340.9μg/kg,以低环芳烃为主。蔬菜与粮食作物可食部分总PAHs含量较高,分别在580.0～1999.6μg/kg与274.6～1565.8μg/kg之间。蔬菜中油菜可食部分富集多环芳烃较高,粮食类黄豆累积较高,玉米较低。儿童和成人通过摄食该基地农作物日均暴露多环芳烃量分别为1.6μg·kg·d-1与1.8μg·kg·d-1,绝对暴露量分别为24.7μg·d-1与100μg·d-1,超过北京地区人群通过粮食与蔬菜绝对暴露量,达到了1.1倍与4.6倍,因此食用当地农作物存在健康危险。
　　 3.根据前期大田试验研究,筛选出一种对多环芳烃富集较高的蔬菜品种一油菜,作为受试对象,在污染农田上种植,在土壤中添加固体菌剂以及随作物生长时期在叶面喷施不同浓度的高锰酸钾试液,或混种一种修复植物,探讨建立控制农作物中多环芳烃的技术方法。直接在土壤或在种植了修复植物的土壤中添加固体菌剂,研究菌剂对农业污染土壤中多环芳烃的降解效果以及菌剂对植物吸收多环芳烃的增强效果。结果表明:油菜60d的生长期内,施加0.05％、0.1％:0.2％KMnO4、4‰固体菌剂、固体菌剂4‰+喷施KMnO40.1％、与黑麦草混种、固体菌剂4‰+与黑麦草混种、喷施KMnO40.1％+与黑麦草混种等8种。不同处理中,4‰固体菌剂处理组可以有效促进茎叶中总多环芳烃主要是低环芳烃的降解,对高环芳烃降解也有一定的促进作用,成熟可食时期油菜中低环芳烃比生长20d时降低了75.9％,比同时期对照组的降低了40％以上。施加高锰酸钾可以有效促进茎叶中高环芳烃的减少,成熟可食时期油菜中的高环芳烃含量与对照相比没有显著差异,但降解率达到了60％以上。所有处理对油菜的生长无抑制作用。农业污染土壤修复试验表明:施菌处理的黑麦草对土壤中多环芳烃的修复效率最高,与只施菌比较,对总多环芳烃修复效率提高了47.8％,而相比只种植黑麦草处理组,修复效率则提高了168.9％,表明固体菌剂可以有效促进黑麦草对土壤中多环芳烃的降解。