（环境科学专业论文）典型污染区土壤植物中pcbs污染特征及健康风险评价.pdf

典型污染区七壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 选择当地典型农产品青菜、卷心菜等作为研究对象，采用u se v a ( 1 9 9 6 ) 健 康风险评价方法进行评价，通过分析污染区典型农产品中p c b s 污染水平，研究 以食物链为暴露途径的生命期致癌及非致癌风险。蔓李王村、玉露洋村、横街等 地生命期致癌风险水平分别为6 0 1 0 4 、3 6 1 0 4 、8 6 1 0 一，与p c b s 生命期致 癌基准风险水平1 0 1 0 。6 比较，该区致癌风险水平超过其1 2 个数量级。其非致 癌风险评价结果表明样品非致癌风险水平在1 2 5 6 5 5 0 ，均大于可接受风险水平 ( h q = i ) ，其中蔓李王村南瓜叶、筻李王村青菜叶、黄李王村青菜茎、玉露洋村 卷心菜老叶、横街卷心菜老叶非致癌风险较大，经食物链暴露途径进入人体的 l a d d 值分别为e p a 0 0 2 9 9 k g d 的参考剂量( r i d ) 的6 5 5 0 倍、4 0 0 0 倍、2 7 5 5 倍、5 9 8 0 倍、1 0 5 0 倍。该区域农田生态系统中部分常见蔬菜存在多氯联苯污染， 已构成较大的人体健康风险。 关键词：多氯联苯；污染特征；健康风险评价；土壤；植物 典型污染区七壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 a b s t r a c t i nd e a l i n gw i t hh e a l t hr i s ko fp c b se x p o s u r ev i at h es o i l - v e g e t a b l ep a t h w a ya t s i t e s p e c i f i ct a i z h o u ，r e s i d u e so fp c b si nb a c k g r o u n ds o i l sf r o mn o r t hz h e j i a n gw e r e i n v e s t i g a t e d ，a n dt h ed i s t r i b u t i o na n da c c u m u l a t i o no fp c bc o n g e n e r sp c b si ns o i l s a n dv e g e t a b l e sf r o mt a i z h o uw e r es t u d i e d o nt h eb a s i co ft h e s ei n v e s t i g a t i o n s ，h e a l t h r i s ko fp c b se x p o s u r ev i at h es o i l - v e g e t a b l ep a t h w a yi nt a i z i l o uw e r ea s s e s s e d t h e s t u d yw i l lh e l p f u lf o rt h er e m e d i a t i o no fp c b sp o l l u t i o ni nh i g h - c o n t a m i n a t e da r e a t h em a i nr e s u l t so b t a i n e df r o mt h es t u d ya r ec o n c l u d e da sf o l l o w s ： ( 1 ) r e s i d u e so fp c b sc o n g e n e r si na g r i c u l t u r es o i l so fn o a h z h e j i a n g c h o o s en o r t hz h e j i a n g ，ap r i m a r yp r o d u c t i o nb a s eo fa g r i c u l t u r a lp r o d u c t s ，a s n o n - c o n t a m i n a t e da r e a 6 6s o i ls a m p l e sf r o mt h et h r e et o w n so fp i n g h u ，h a i y a na n d t o n g x i a n gw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fp c b si nt h e s e s u r f i c i a ls o i l sw a so - 17 3 0n g g t h em e a nc o n c e n t r a t i o ni s3 9 9 n g g p c b 4 4a n d p c b13 8i st h eh i g h e s t ，0 9 5n g ga n d0 5 3n g gr e s p e c t i v e l y p c b si ns u b s u r f i c i a l s o i l si s0 - 7 18 n g g t h em e a no ft h e mi s2 7 2n g g h i g h e rl e v e r lo fp c b si ns u r f i c i a l s o i l si sf o u n dt h a ns u b s u r f i c i a lo n e s s o i lt y p ei sas i g n i f i c a n tf a c t o rf o rt h ed i f f e r e n c e o fv e r t i c a ld i s t r i b u t i o no fp c bc o n g e n e r s t h ec o n g e n e r so fp c b si na l ls u r f i c i a la n d s u b s u r f i c i a lp a d d ys o i l si sc h a r a c t e r i z e db y4 - 7 c b p c b si ns u r f i c i a lv e g e t a b l es o i l si s a l s oc h a r a c t e r i z e db y4 - 7 c b b u ti ns u b s u r f i c i a lv e g e t a b l es o i l s ，t h ef r a c t i o no fl o w e r c h l o r i n a t e dp c b sw a si n c r e a s e d ，t h eh i g h e rr e d u c e d ( 2 ) t h ec o n t a m i n a t e de h a r a c t e r a t i o no fp c b si ns o i la n dv e g e t a b l ea tt a i z h o u p c bc o n g e n e r si np l a n t s ，b u l ks o i l sa n dr h i z o s p h e r es o i l sf r o mt a i z l l o uw e r e i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w ：t h ec o n c e n t r a t i o no f 13p c b si nb u l ks o i l si s 8 4 5 - 2 2 51n g g ，w h i c hi sh i g h e rt h a nt h a to fn o r t hz h e j i a n g ，an o n c o n t a m i n a t e d a r e a t h ec o n c e n t r a t i o no fp c b si nr h i z o s p h e r es o i l si s17 9 0 41 11 n g ga n dh i g h e r t h a nt h a ti nb u l ks o i l s t h ec o n c e n t r a t i o no f 13 p c b si n l e a f , s t e ma n dr o o ti s 2 8 5 9 3 6 0 9 6 5n g g ，4 1 7 8 - 1 1 2 1 1n g g ，7 5 1 2 2 8 2n g gr e s p e c t i v e l y t h eo r d e ro f t h e c o n c e n t r a t i o no f 13 p c b sa n dp c b c o n g e n e r si nd i f f e r e n tt i s s u e so fp l a n t si sl e a f r o o t s t e m c o n s e q u e n t l y , t h ep o s s i b l es o u r c e so fp c b si np l a n t sa r ep r e s u m e d ： 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 a t m o s p h e r ed e p o s i t i o ni st h em a i np a t h w a yo fp c b sc o n t a m i n a t i o no fl e a f p c b so f r o o ta r ef r o mr h i z o s p h e r es o i l i nt h i sp a p e r , af u r t h e rs t u d ys h o w s ：t h ec o n c e n t r a t i o n s o fp c b c o n g e n e r si nd i f f e r e n tt i s s u e sa r ed i f f e r e n tw i t he a c ho t h e r t h ec o n g e n e r so f p c b si nl e a fi sc h a r a c t e r i z e db y3 - 5 c b ，w h i l e5 , 6 c ba r ed o m i n a n ta m o n gt h e c o n g e n e r so fp c b si nr o o t ；s o i l r o o tb i o c o n c e n t r a t i o nf a c t o r s ( b c f s ) d e c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gl o gk o w f o rp c b s ( 3 ) h e a l t hr i s ka s s e s s m e n to fp c b se x p o s u r et ov e g e t a b l e sf r o me w a s t ei n t a i z h o u c h o o s eg r e e n g r o c e r ya n dc a b b a g ef o rh e a l t hr i s ka s s e s s m e n t u s et h et e c h n o l o g y o fe p a ( 19 9 6 ) t oa s s e s sh e a l t hr i s ko fp c b se x p o s u r e p c bc o n t a m i n a t i o nl e v e l so f v e g e t a b l e si nt h es u r r o u n d i n g so fe - w a s t ec o n t a m i n a t i o na r e a sw e r ei n v e s t i g a t e da n d t h er i s k st oh u m a nh e a l t hw e r ee v a l u a t e di nt a i z h o u i n v e s t i g a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h e a v e r a g e p c bc o n c e n t r a t i o n sw e r e5 9 8 - 1 3 0 7 0 1 a g k g w h i l et h e r ew e r e h i g h a c c u m u l a t i o no fs o m e v e g e t a b l es a m p l e s t h eh e a l t hr i s ka s s e s s m e n to fp c b s e x p o s u r ev i at h es o i l - v e g e t a b l ep a t h w a yr e s u l t e di nl i f e t i m ec a n c e rr i s ke s t i m a t e so n t h eo r d e ro f3 6 1 0 - 5 _ 7 8 1 0 4 w h i c ha c c e s s e db a s e l i n el e v e lo fl i f e t i m ec a r c i n o g e n i c r i s k t h en o n c a r c i n o g e n i cr i s kl e v e lo fa l lv e g e t a b l es a m p l e sw e r eh i g h e rt h a nt h e a c c e p t a b l er i s kl e v e l ( h q = 1 ) p c b sc o n t a m i n a t i o no fs o m ec o m m o nv e g e t a b l e sw a s c o n f i r m e d ，w h i c hh a dc a u s e dam a jo rr i s kt oh u m a nh e a l t h k e y w o r d s ：p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s ；s o i l ；v e g e t a b l e ；h e a l t hr i s ka s s e s s m e n t ；p c b s e x p o s u r e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 王慧夯 签字日期： 勿咕年加o1 9 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝望盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 多譬雳 导师签名： 签字同期： 切。萨石月o 同签字日期：刎洚月矿e l 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 第一章综述弟一早琢怂 多氯联苯( p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s ，简称p c b s ) 是关于持久性有机污 染物的斯德哥尔摩公约中的1 2 种持久性有机污染物之一。它们易溶于生物的 脂肪组织中，并通过食物链迁移富集，危害人类健康。从污染调查、环境行为及 毒理研究到修复技术开发，p c b s 越来越受到国内外的关注。 1 1 研究现状 1 1 1 环境中p c b s 分析技术研究进展 p c b s 自上世纪7 0 年代被禁止生产与使用以来，由于其长距离输送性，造成 了全球污染。环境样品中的p c b s 含量大都通常在1 0 。9 级，必须使用痕量或超痕 量分析方法，并且需要有效的前处理方法来消除基体干扰。总体而言，p c b s 分 析过程包括三个步骤：提取、净化分离和测定。 1 1 1 1 不同介质的p c b s 提取方法 目前提取土壤、植物样品中的p c b s 主要是索氏萃取和超声萃取。近年来出现 了一些新的提取技术，如加速溶剂萃取、超临界流体萃取、微波提取等，但实际 应用不广泛，主要是其成本太高。 索氏提取，是一种从沉积物、生物组织等固体样品中提取物质的有效方法。 它是由溶剂蒸气凝结成纯净液滴连续不断地提取固体样品，适合提取痕量物质。 t h o m a s 等人( 1 9 9 8 ) 发现冰冻粉碎的草样品经索氏提取具有非常好效果。陈静生 ( 1 9 9 9 ) 、聂湘平( 2 0 0 1 ) 也用类似方法萃取了河流沉积物中的多氯联苯。该方法 缺点是溶剂消耗量大；需要使用高纯度极性与非极性溶剂；花费较长提取时间， 另外萃取时硫也易从基质中萃取出来，影响检测器的测定，延长分析时间。 超声波萃取在环境样品分析中也是一种广泛使用的萃取方法。其原理是利用 超声空化作用，使固体样品在溶剂中容易分散、乳化，加速了样品在溶剂中的溶 解速度。张祖麟( 2 0 0 2 ) 、刘现n ( 2 0 0 1 ) 等使用超声波萃取闽江口、大连湾表层沉 积物中的多氯联苯，只需要2 0 m i n 。另据毕新慧等( 2 0 0 1 ) 报道，该方法对水稻样 品中p c b s 回收率在6 1 2 1 1 9 。 超临界流体萃取( s f e ) 是近年来发展起来的新技术，越来越多地在环境分 析领域被应用，更多地被用于土壤样品中p c b s 的提取。该技术是利用超临界流 体( 其温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，是介于气态和液态之间的 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 流体1 作为萃取剂，从样品中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提 纯的目的。目前用作超临界流体的物质主要有c 0 2 ，s 0 2 ，n h 3 ，c 3 h 8 ，c 4 h 1 0 等， 而以c 0 2 的使用最为广泛。t o n g 等( 1 9 9 5 ) 用超临界c 0 2 萃取沉积物中的p c b s ，认 为温度8 0 ；压力2 0 0k g c m 2 ，以1 5 - - 氯甲烷做改性剂，动态萃取6 0 分钟时对 所有的p c b s 可达最大萃取效率；在此条件下对实际样品进行萃取，与索式萃取 结果比较( 使用e p am e t h o d8 2 8 0 ) 表明，对于三氯、四氯、五氯、六氯多氯联苯的 萃取效率，s f f c 0 2 的萃取结果要高于索式萃取。j o h n s o n 等( 2 0 0 1 ) 将s f f c 0 2 与 e l i s a ( e n z y m e 1 i n k e di m m u n o s o r e n t a ss ac ) 法联用，对受到油污染的土壤样品中的 p c b s 进行了定量测定。s f e 与经典萃取方法相比，缩短处理时间一两个数量级， 节省大量溶剂，自动化程度高，减少了对样品的污染，特别适用于组成复杂的固 体样品。此外，由于s f e 具有一定的选择性，故可降低对萃取物的净化要求1 9 9 5 年，u se p a 就己把s f e y l j 入提取p c b s 的标准方法之一。但s f e 设备价格比较昂 贵，对操作人员的技术要求较高，限制了该技术的广泛使用。 加速溶剂萃取是在较高的温度( 5 0 。c 2 0 0 。c ) 和压力( 1 0 0 0 3 0 0 0p s i 或 1 0 1 3 - 2 0 1 6m p a ) 下用溶剂萃取固体或半固体样品的新颖样品前处理方法。溶剂 被泵入填充有样品的萃取池后，加温、加压，数分钟后，萃取物从加热的萃取池 中输送到收集瓶中供分析用。该法目前已经被美国e p a 选定为推荐的标准方法 ( m e t h o d3 5 4 5 ) 。汤桦( 2 0 0 4 ) 等利用a s e g c m s 联用技术来分析土壤中的7 种p c b s ，并与索式萃取( 参考u se p a 方法) 相比较，结果表明a s e 的萃取效率和 精密度均优于索式萃取。s z o s t e k ( 1 9 9 9 ) 等人也研究发现a s e 在萃取土壤和沉积 物中的p c b s 时方法和效率上都要比索式萃取存在更多的优越性。加速溶剂萃取 效率高，速度快，可在萃取的同时进行被分析物的衍生化处理，沉积物样品含水 时影响提取效率，故需先经冷冻干燥处理；且其仪器和技术成本较高。 微波萃取( m a e ) 近来引起越来越多的关注，该提取方法建立在温度与提取剂 性质上，不同于经典加热方法，微波可以同时对整个样品加热而不加热容器，样 品迅速达到溶沸点，因此节约了提取时间。微波萃取且能对体系中的不同组分进 行选择性加热，从而使目标组分直接从基体分离，具有很好的选择性。对土壤中 p c b s 的萃取回收率在6 m i n 钟内可达8 3 以上，且微波对p c b s 无显著降解影响， 但可以有效的碱解土壤等样品中的有机氯农药，消除其对测定p c b s 的干扰 2 典型污染区十壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 ( x i o n g ，2 0 0 0 ) 。 液体样品中p c b s 的提取，主要采用的是固相萃取法( s p e ) 。将干奶粉混和 于水和甲醇，然后超声波降解，通过充填有硅酸十八烷的玻璃柱。结果显示回收 率超过8 0 ，相对标准偏差优于1 0 ，且对各类奶制品均有较高检测线 ( b e n i j t s ，2 0 0 1 ) 。b o n i f a z i 等( 1 9 9 7 ) 应用s p e g c 方法对水样中1 1 种p c b 进行分析， 回收率达到8 3 一1 0 3 ，r s d 为2 7 。固相微萃取( s p m e ) 是在固相萃取( s p e ) 的基础上发展起来的分离技术。是一种简单自动化、不需要净化步骤、不需要溶 剂的萃取方法，主要适合于水基质样品，p o o n 等( 1 9 9 9 ) 人报道使用直接沉浸 s p m e g c e c d 法分析人类血浆中非挥发性有机污染物，p c b s 回收率达至1 9 3 ， ，p c b 检测线在1 0 p p b 。聂湘平等( 2 0 0 2 ) 利用s p m e 技术结合气相色谱测定珠 江入海河口水体中p c b s 的含量，证明以萃取时问3 0m i n 、萃取温度3 5 、p h 值 7 2 、搅拌速度1 0 0 0 r m i n 为最理想。 由于p c b s 易溶于c 0 2 ，海产品中p c b s 的提取主要采用超临界流体萃取( s f e c 0 2 ) ，但该法同时萃取了样品中的脂肪，因此，一般采用碱性氧化铝、氧化铝， f l o r i s i l 硅胶再进化( j a r e m o ，2 0 0 0 ) 。基质固相分散萃取( m s p d ) 是近来发展的对鱼组 织p c b s 的提取与净化技术，该方法用于对均匀分散在固体基座( 如硅土) 上的 生物样品的提取，优点在于样品提取与净化在同一步骤中展开，具有良好回收率 和再现率，减少了分析时间及使用的溶剂量。与标准方法相比，该方法需要的样 品更少量( o 5 9v s2 5 9 ) ，时间更少( 4 0 m i nv s3 0 0 m i n ) ，溶剂量更少( 1 0 m lv s 4 0 0 m 1 ) ( a h m e d ，2 0 0 1 ) 。 1 1 1 2 提取物的净化分离技术 由于环境样品组成复杂，经萃取处理后，还存有硫化物、色素、脂类、水等 极性物质及其他杂质，不能直接进行色谱分析，需要用有效的净化方法来消除干 扰。不同的样品由于其所含杂质不同，要求不同的净化方法，主要包括酸洗、碱 解、柱色谱、水蒸汽蒸馏法、凝胶渗透色谱( g p c ) 等。 土壤样品的提取物主要使用柱层析进行净化分离。柱层析主要包括三类：硅 胶、f l o r i s i l 和氧化铝层析。活性硅胶可以通过吸附作用，使得一般大分子有机 化合物得以去除，f l o r i s i l 硅土净化柱可以吸附包括2 4 环的p a h s 在内的许多干 扰物，据报道1 9 的去活化硅胶可以吸附约1 0 3 0 m g 的干扰物。只有氧化铝层析 典型污染区十壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 柱能够分离脂肪类碳氢化合物、直链的烷基苯磺酸、多环芳烃等物质，但由于它 们在气相测定中干扰不大，且氧化铝层析所需要的时间和有机溶剂比硅胶、 f l o r i s i l 层析要多得多，所以基本不考虑使用氧化铝层析( f o l c h ，2 0 0 1 ) 。b e m a l ( 1 9 9 2 ) 使用5 9 的f l o r i s i l 硅土柱，1 1 5 m l 正己烷淋洗出所有的p c b s 。硅胶、f l o r i s i l 层析的处理效果相差不大，f l o e h 等( 2 0 0 1 ) 人的研究指出硅胶、f l o r i s i l 层析都 能得到较高的回收率，但f l o r i s i l 层析的重复性较好。 植物由于含有较高的色素，其净化分离较土壤样品复杂。一般都要用到浓硫 酸去色素。b o b o v n i k o v a ( 2 0 0 0 ) 等人在测植物的根、叶中的p c b 时，先用硫酸酸洗， 其次用0 5 nn a h c 0 3 中和，再用蒸馏水洗涤，最后碱洗。取得较好的回收率。 毕新慧等( 2 0 0 1 ) 用复合硅胶柱( 内径11 m m 的层析柱从上往下依次是l gn a z s 0 4 ， 8 9 碱性氧化铝，5 9a g n 0 3 硅胶) 对水稻的各部分( 叶、壳、杆、糙米) 进行净 化，回收率有6 1 2 1 1 9 。t h o m a s 等( 1 9 9 8 ) 人硅胶柱酸化硅胶柱对植物样品 进行净化，取得很好的回收率。 凝胶渗透色谱法( g p c ) 有时也称作分子排除色谱法，多使用s x 3 隔膜 ( 2 0 0 - 4 0 0 网眼) ，首先分离 5 0 d a 的脂质，然后是更小的分子( 包括积累于生 物组织的多数有机污染物) 。这种方法特别适用于脂肪含量较高的环境样品，一 般都是与柱层析法联用对样品进行净化。 1 1 1 3p c b s 的测定方法 p c b s 是一类商业产品，具有许多商品名：a r o c l o r ( 美国) 、p h e n o c h l o r ( 法国) 、 c l o p h e n ( 联邦德国) 、k a n e c h l o r ( 日本) 、f e n c h l o r ( 意大利) 、s o v o l ( 前苏联) 和 p c b 3 ，p c b 5 ( 中国) 。p c b s 同类物和异构体的数目繁多，结构类似。但是结构 上的微小差别有时却能造成它们环境行为的巨大差异，早先测定p c b s 的方法例 如各峰加和、特征峰定量等已远不能满足p c b s 的毒理和迁移等方面的研究，因 此有关前沿研究要求p c b s 的分析必须由测定总量的水平提高到测定同类物和异 构体的水平上来。 环境样品中的p c b s 组分分析尽管涉及多种不同的方法和手段，如薄层色谱 法( t l c ) 、高效液相色谱法( h p l c ) 、超临界色谱法( s f c ) 、凝胶色谱法( g p c ) 、红 外光谱法和质谱法( ms ) 等( n y q u i s t ，1 9 8 3 ；s t a h r ，1 9 8 4 ；f u o c o ，1 9 9 5 ；s h u ，1 9 9 5 ； c e c i l i a ，1 9 9 6 ) ，但是经简单前处理分级后的气相色谱法仍是目前最常用的分离测 4 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 定方法。这主要是由气相色谱的高分离效率和灵敏度所决定的。m u l l i n ( 1 9 8 4 ) 等人合成了2 0 9 种p c bs 同类物和异构体，并测定了它们的核磁数据、在毛细管 柱上的相对保留时间( r r t ) 及在电子捕获检测器上的响应因子，这使直接比较 色谱信息检测成为可能。气相色谱测定p c b s 所用检测器一般是对电负性强的化 合物具有高选择性、高灵敏度的电子捕获检测器。也有些研究工作中使用氢火焰 检测器f f i d ) 作为辅助手段。 p c b s 组分复杂，不易定性和定量。用正构烷烃作为参考物测定p c b s 保留 指数( ri ) 的方法，仅适用于f i d 检测器。当用质谱作为g c 的检测器时，可以 得到氯原子数和分子量等数据，但对于异构体的区分却无能为保留指数对p c b s 进行了很好的定性，经证明该方法具有广泛的适力。c h u 等人( 1 9 9 6 ) 根据p c b s 在g c e c d 的保留时间，利用非等间隔用性。利用负离子化学电离质谱( n i c i m s ) 也可以较好地满足实际样品中痕量p c b s 的分析测定需要。不过，就目前的信息 来看，利用质谱信息和气相色谱保留数据仍是对p c b s 同类物和异构体进行分析 的最有效方法。 1 1 2p c b s 在土壤植物体系中迁移规律研究进展 土壤是p c b s 主要的贮存所( s i m c i ke ta l ，1 9 9 8 ) 。植物作为农田食物链的第一 级( m c l a c h a l a n ，1 9 9 9 ) ，对p c b s 的全球循环和食物链迁移起了很重要的作用。 土壤中p c b s 两种途径进入植物体内：土壤一植物体和土壤一空气一植物体。 土壤一植物体是p c b s 通过在受污染土壤与植物根系之间的分配进入植物体，并 随蒸腾流沿木质部向茎叶传输( s m i t h ，2 0 0 0 ) ；土壤一空气一植物体是p c b s 从土 壤中挥发至空气中，再通过气态和颗粒态沉降到叶片的蜡质表皮或者通过气孔吸 收进入植物体( s i m o n i c h ，1 9 9 5 ) 。 大量的控制暴露实验和区域实验发现疏水性的有机污染物在植物中的富集， 由根吸入的很少。许多植物尤其叶片都具有较大的比表面积，并且其表面一般都 包覆有一层蜡质( w a x e s ) 类物质，这样就非常有利于一些脂溶性化学物质在其 表面的累积，因此大气沉降是它们主要的累积途径。m i y a z a k i 等( 1 9 7 5 ) 在含 k a n e c h l o r ( k c 3 0 0 、4 0 0 、5 0 0 、6 0 0 ) 0 1 1 0 0 m g k g d z ：壤中生长的水稻和芝麻 中未检测到p c b s 残留，但水稻秸秆p c b s 的累积水平为0 0 2 0 0 8 m g k g ，与无 p c b s 污染土壤中的植物累积含量相同。毕新慧等人( 2 0 0 1 ) 对中国典型污染地区水 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 稻田土壤及作物中多氯联苯的含量和分布特征进行了分析，发现p c b s 污染程度 相差一倍的两块农田中水稻含量并没有显著的差异：水稻不同组织中多氯联苯的 含量相差很大，其中浓度分布顺序为稻叶 稻壳 稻杆 糙米，从而指出水稻 中p c b s 可能来源于大气沉降。t h o m a s 等( 1 9 9 8 ) 也证实了草与大气能很快达到 平衡。n a k a g a w a ( 2 0 0 2 ) 对叶类蔬菜进行了更细微的区分，按叶、茎、茎根连 接处、主根、次根分别测定，研究发现，p c b s 在叶中的含量比茎高，但比根中 含量要低。分析根中p c b s 来自于植物对土壤的吸收。同时又发现叶中低氯代p c b s 含量是根的2 倍多，推测，叶中p c b s 除了土壤颗粒的粘附外，大气沉降是主要来 源。 当然也有研究发现，存在几种植物能从土壤吸收p c b s 。1 w a t a 等( 1 9 7 4 ) 在 土壤中施力h a r o c l o r l 2 5 4 ，使其终浓度为l o o m g k g ，平衡7 个月后在其中种植胡萝 卜，3 - 4 个月后取样检测，发现低氯代p c b s 易被胡萝i - 根系从土壤中吸收，分析 表明，胡萝卜表皮中的p c b s 占残留总量的近9 7 ，证明p c b s 在植物中的迁移能 力很低；胡萝卜叶中有少量p c b s 累积，作者认为可能来源于含p c b s 的土壤颗粒 在叶片上的沉降。s u z u k i 等( 1 9 7 7 ) 研究了暴露于1 0m g k ga r o c l o r1 2 4 2 和a r o c l o r 1 2 5 4 中的大豆对p c b s 的吸收迁移情况，结果表明，1 5 天之后，在植物的茎中发 现p c b s 的浓度达0 1 5m g l ( g ，而且相对于土壤来说，茎中低氯代同系物( 4 氯和5 氯联苯) 的含量较高，这表明含氯较少的同系物由于它们具有较高的水溶性，因 此有较大的生物可利用性。s a w h n e y 和h a w k i n ( 1 9 8 4 ) 在研究甜菜芜菁和豆对p c b s 的吸收时，得到了和相同的结论：在不同的植物的茎中发现了大量的低氯代同系 物。 研究表明，根部吸收可以看作有机污染物在土壤固相土壤水相、土壤水相 植物水相、植物水相植物有机相间的一系列连续分配过程，主要受有机污染物 性质、土壤类型及植物组成等因素的影响( r y a n ，1 9 8 8 ) ；而叶面吸收则主要是 有机污染物在气态颗粒态与植物叶片角质之间的分配，除污染物性质、叶片组 成特性外，还受到气态扩散和颗粒态沉降速率等因素的影n l h j ( p a t e r s o n ，1 9 9 0 ) 。目 前，植物累积p c b s 的影响因素研究还很少。b o b o v n i k o v a 等( 1 9 9 0 ) 发现温度影响 植物中p c b s 含量的因素，云杉针叶中的p c b s 在较冷的三月比较热的六月高4 倍。 a z z a ( 2 0 0 6 ) 等发现胡萝卜的p c b s 含量与其生长的土壤p c b s 含量成正比，但对 6 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 于马铃薯就没发现此规律，他认为主要原因是胡萝卜的脂肪含量较马铃薯高，植 物对土壤中亲脂性p c b s 的吸收与其脂肪含量相关。m c l a c h l a n ( 1 9 9 5 ) 认为低氯 代的p c b 等k o a 较d 、( i o g k o a 8 ) 有机污染物，吸收较易达平衡，且平衡浓度由 叶片- 空气分配系数( k p a ) 决定。k p a 与k o a 正相关( k o m p ，1 9 9 7 ) 。而对于k o a 值较为 适中的有机污染物( 1 0 9 k o a = 8 11 ) ，! t l j p a h s ，p c b s ，四或六氯代p c d d f s 等，吸 收较难达平衡。此时，气态扩散速率成为整个吸收过程的限速步骤。然而，也有 研究者提出相反的结论，指出牧草吸收p c b s ，p a h s 数天内即可达平衡 ( t h o m a s ，1 9 9 8 ；s i m o n i c h ，1 9 9 5 ) 。有研究发现风速、角质层厚度及结构组成等因素 的差异导致了上述研究结果的不n ( b a r b e r ，2 0 0 2 ) 。显然，气象条件对叶吸收影响 较大。风速较高时，气体扩散速率较快，叶面吸收速率也较快，平衡较易达到。 叶片角质层厚度对吸收速率的影响表现在角质层较厚时，叶片吸收有机污染物的 比表面积较小，不利于吸收达平衡。草本植物叶片的角质层相对较薄，因而有机 污染物能够较快地由叶片外表面向叶片内部扩散，从而较易达吸收平衡 ( t h o m a s ，1 9 9 8 ) 。 1 1 3 健康风险评价方法研究进展 1 1 3 1 健康风险评价技术框架 环境健康风险评价是表征因环境污染所致的潜在健康效应过程，主要评估区 域内或场地污染对人体健康造成的影响与损害，以便确定环境风险类型与等级， 预测污染影响范围及危害程度，为风险管理提供科学依据与技术支持。健康风险 评价以美国国家科学院和美国环保局的成果最为丰富。其中具有里程碑意义的文 件是1 8 8 3 年美国国家科学研究院编写了风险评价在联邦政府：管理过程一书， 综合了当时现存的2 0 几种评价方法，提出风险评价“四步法，即危害鉴别、剂 量一效应关系评价、暴露评价和风险表征，作为开展风险评价的技术指南目前已 被荷兰、法国、日本、中国等许多国家和国际组织所采用。 1 1 3 1 1 危害鉴别 是基于现有资料证据( 包括流行病学、动物实验、体外实验及构效关系资料) ， 分析和鉴别有潜在危害的物质及其性质，确定其危害生物体系统的各种可能性； 此外框定评价的等级、评价范围、评价时间跨度、评价人群等。危害识别的一种 常用方法是特尔菲法( 故障树分析法) ，特尔菲法是利用图解的形式将大的故障 7 典型污染区土壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 分解成各种小的故障，并对各种引起故障的原因进行分解，将复杂的环境风险 系统分解成比较简单的容易被识别的小系统( d a v i d ，1 9 9 9 ) 。 1 1 3 1 2 剂量效应关系评价 人体暴露于一定剂量的污染物与其产生反应之间的关系称为剂量效应关 系。剂量效应评估是对有害因子暴露水平与暴露人群中不良健康反应发生率之 间关系进行定量估算的过程，是风险评估的依据。每种污染物依据其毒性终点的 不同，具有不同的剂量效应关系，毒理学研究中一般将剂量一效应关系分为两 类：( 1 ) 指暴露某一化学品的剂量与群体中出现某种反应强度之间的关系；( 2 ) 指 某一化学品的剂量与群体中出现某种反应的个体在群体中所占比例，可以用百分 号或比值表示，如死亡率、癌症发病率等( 胡二邦，2 0 0 0 ) 。剂量一效应属毒理 学研究范畴，对于污染土壤健康风险评估来说，主要是收集与选取合适的剂量一 效应资料应用于风险评估中。 目前，健康风险评价并无自己特定的推算模型，基本上用毒理学传统的剂量 反应关系外推模型。普遍的模型有p r o b i t 模型、l o g i t 模型、w e i b u l l 模型、o n e h i t 模型、m u l t i h i t 模型、m u l t i s t a g e 模型等。常用于毒理学评价的数据类型和研究 方法包括：敏感指示生物的急性、亚急性毒性试验，流行病学调查发病率或死亡 率，动物的“三致”试验，生态毒性试验和q s a r s 预测等。 敏感指示生物体所做的毒性指标包括l d 5 0 和l c 5 0 ( 生物体半致死量) ， e d 5 0a n de c 5 0 ( 生物体半致影响量) ，m a t c ( 最大可接受毒性浓度) ，l o e l ( 最低 可观察影响水平) ，l o e c ( 最低可观察影响浓度) ，n o e l ( 无可观察影响水平) 或 n o e c ( 无可观察影响浓度) ，由这些指标可外推至人类和野生动植物。 1 1 3 1 3 暴露评价 通过暴露评价，可以估量或估计人群对某一化学物质暴露的强度、频率和持 续时间，也可以预测新型化学物质进入环境后可能造成的暴露水平。在暴露评价 中，我们可估计每种暴露途径在总暴露量中所占的比例。由于往往对接触人群的 数量、分布、活动状况、接触方式等变异不很了解，使得暴露评价中的不确定因 素影响整个健康风险评定。由于污染物在环境各介质中进行迁移转化，暴露评估 需要建立土壤污染物的多介质传输型，模型的参数主要为污染物的含量、物理 化学性质、土壤基本性质以及研究区自然条件等。这方面的模型已有较多报道， 8 典型污染区七壤植物中p c b s 污染特征及健康风险评价 如污染物在土壤作物系统中迁移分配模型( 潘根兴，2 0 0 2 ：b r u s ，2 0 0 2 ) 。污 染物逸度模型( 康强，1 9 9 7 ；曹红英，2 0 0 3 ) 等。在得到污染介质浓度后，根据 暴露人群特征来计算暴露剂量，暴露剂量以单位时间单位体重与人体暴露的污染 物的量来表示( m g k gd ) 。通常暴露剂量的计算采用如下公式计算： 暴露剂量：( 污染物浓度摄人速率暴露持续时间吸收因子) ( 体重平均 时间) 。 1 1 3 1 4 风险表征 风险表征是对前面评估步骤进行总结，并综合进行风险水平定性与定量表 达。由于致癌物质和非致癌物质的毒性方式不同，应分别考虑致癌效应和非致癌 效应。风险表征要对每一污染物每一暴露途径的癌症风险和非癌症风险进行表 征，评估每一暴露途径癌症风险与非癌症风险及总癌症风险与非癌症风险。表征 健康风险的方法有商值法、大量证据法、模拟模型法、经济费用分析法等( 付在 毅，2 0 0 1 ) 。商值法是应用最广的半定量表征方法，