辽河口湿地土壤PAHs及PCBs的健康风险与生态风险研究

摘要

多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)在土壤中分布广泛且难以降解，给自然环境和人类健康带来极大的威胁。因此，开展河口湿地土壤中PAHs和PCBs健康及生态风险研究，对保护人类和生态系统健康具有重要意义。利用气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)和气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)分别测定了辽河口湿地土壤中16种优先控制PAHs、类二嗯英类PCBs(DL-PCBs)及阻转类PCBs的含量，并分析了PAHs与PCBs的分布特征。依据美国科学院(NAS)的“四步法”，采用美国环保局(US EPA)健康风险模型计算了辽河口湿地居住用地方式下儿童、成人和工业用地方式下工人在PAHs与PCBs暴露下的非致癌和致癌健康风险。利用概率风险评价方法分析了辽河口湿地土壤中单组分PAHs的生态风险，并利用内梅罗综合污染指数方法评估了土壤中PAHs的综合生态风险。综合采用质量评价标准、潜在生态危害指数方法、毒性当量因子(TEF)方法评价了土壤中PCBs的生态风险。为了解辽河口湿地土壤PAHs及PCBs污染状况，进一步治理和管理湿地提供一定的基础数据。
　　 2009年5月和8月辽河口湿地土壤中PAHs含量范围分别为0.510×103～1.94×103μg/kg和0.293×103～1.74×103μg/kg，平均值分别为877μg/kg和675μg/kg。与其他地区土壤中PAHs含量相比，辽河口湿地土壤PAHs污染属于中等水平。3环和4环PAHs占总量比例较高，在两个季节中比例均高于58％，6环PAHs含量最低，在两个季节中占总量比例均低于10％。
　　 2009年5月和8月辽河口湿地土壤中PCBs含量范围分别为5.23～12.5μg/kg和4.03～11.0μg/kg，平均值分别为7.79μg/kg和6.14μg/kg。与含PCBs废物污染控制标准、我国农田土壤PCBs允许残留量标准、加拿大土壤质量标准等土壤PCBs标准相比，调查区域的PCBs含量符合标准限值。与国内外土壤中PCBs含量相比，辽河口湿地土壤中PCBs污染处于中等水平。
　　 运用US EPA的健康风险评价方法对辽河口湿地土壤PAHs和PCBs通过土壤摄入、呼吸摄入和皮肤接触途径进入人体造成的健康风险进行了初步评价。结果表明，污染物浓度95％置信上限及最大值对应摄入量时PAHs及PCBs的非致癌风险指数值均小于1，非致癌健康风险较小。PAHs和PCBs的致癌风险指数值均在10-4数量级以下，均没有超过人体健康可接受的致癌风险程度。同时研究发现，儿童比成人及工人更易受到土壤PAHs和PCBs污染的影响。
　　 分别应用概率风险评价方法及内梅罗综合污染指数方法对辽河口湿地土壤PAHs进行了生态风险评价。概率密度函数重叠面积和联合概率曲线两种风险评价方法均表明辽河口湿地土壤中PAHs的生态风险较小。从不同PAHs单体来看，苯并(a)芘(BaP)、荧蒽(Fla)、芴(Fie)、萘(NaP)、菲(Phe)重叠面积较大，具有较大的生态风险，而芘(Pyr)、蒽(Ant)及苊(Ace)重叠面积较小，发生生态风险的可能性较小。当5％的生物物种受到危害时，BaP超过影响边界的概率最大，反映出较大的风险，其次为Pyr和Fla，而Ace超过影响边界的概率较小，风险较小。内梅罗综合污染指数评价结果表明辽河口湿地土壤的大多数站位PAHs污染很轻，但是LH-126、LH27、LH28站位污染较重，需要予以重视。
　　 分别采用效应区间低中值法(ERL/ERM)、效应含量标准等质量评价标准，潜在生态危害指数法，TEF方法对PcBs的生态风险进行评价。质量评价标准结果表明该区域尚未受到PCBs的明显污染，生物毒副作用几乎可以忽略。潜在生态危害指数结果表明辽河口湿地土壤中除了5月LH29，L=H30，LH31，LH37站位和8月的LH30，LH31站位为中污染和中等生态危害外，其他大多数站位属于轻污染或低微污染。TEF方法结果表明研究区域DL-PCBs的TEQ符合国际上控制指标限值，生态风险较小。