（环境科学专业论文）植物叶片吸收大气中多环芳烃的研究.pdf

摘要 关键词：植物叶片；多环芳烃；富集吸收；行道树筛选；广州市越秀区 i i a b s t r a c t s t u d yo nt h ea b s o r p t i o no fp o l y c y c l i ca r o m a t i c h y d r o c a r b o n s ( p a h s ) i nt h ee i g h tt r e el e a v e s m 勾o r ： e n 、，i r o n i l l e n t a ls c i e n c e n 锄e ：z l o ul u l u s u p e r v i s 0 r ：a s s 0 p r o l i uy u a b s t r a c t p o l y c y c l i ca r o r r l a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) a r eu b i q u i t o u sc o n p o u i l d si i lt 1 1 e e n v i r o m e n t t h e i rc o n l i a m i n a t i o nt oe n v i r o i l 】 n e n tc a nb e 觚l s f e r l r o l l 曲 细o s p h e r ei n o v e i n e n ta n d锄o s p h e r es e d i m e n t a t i o n t h ec o n c e n 臼胁i o no f p o l l u t a mi np l a n t sr e n e c t st h ea i r b o m ee n v i r o m n e n t t h el e a v e so fp l a n t sc a n a c c u r n u l a t e 王! f 蛆sw i t c he x i s ta s g a s 砒l dp a r t i c l e st l l r o u 曲d r y o rw e t d i m e n t 撕o na n dg a sd i m l s i o n 7 r h ea b s o 叩t i o nb yl e a v e si sn ：i em a i l la p p r o a c h f o rm ea c c 眦“a t i o no fp a h s t h e r e f o r e ，l l s i l l gt h ec o n c e 砷眦i o no fo 曙蚵c p o l l u t a mi i ll e a v e st oi 1 1 s p e c te 1 1 v i r o n m e n t a ic o n d i t i o l l si sv e 巧m a k i n gs e n s e i n “sp a p e r w ec o l l e c te i h 舒l d n d so fp l a n t sl e a v e sa tr o a d s i d e so fy u e x i u r e g i o ni i lg 啪g 殖l o uf o u ro fw l l i c ha r ea 而o r e a ll e a v e s ，n l eo t h e r sa r es h 【n l b b y l e a v e s a r e r 、v a s l l i n go 行m ed i r to nl e a v e ss u r n l c e ，舶e z i n gd 巧i n g 、c r u s t l i n g 、 d i s t i l l i n ga r ef o l l o w e d 1 1 1 el a s td e a l i n gp r o c e s si ss e p a r a t i n g ，w t l i c hm l u d e s 觚d s t e p s 试匆a 1 1 d1 i q u i d _ l i q u i de x 仃a c t i o n ) t h e n t l l c s a n l p l e sa r ea 1 1 a l y z e d q 啪t i t a t i v e l yb yg c - m s t h ei i l a i nc o n c l u s i o i l sa r es h o w n 邪f o l l o w s 1 t h et o t a lc o n c e n 仃a t i o no f1 6l d i l d so fp a h s 匹p a h s ) i nl e a v e s0 nt h e r o a d s i d e so f l e ) 【i ur e g i o i l ，、e r e2 3 6 6 9i 叫g 2 9 3 7 6 5 n gi na p m ，3 7 9 5 2 n g 4 13 2 3n 眺i i lj u l y ，7 9 8 6 n g 儋 4 7 4 8 6ln 眺i no c t o b e r 1 1 1 ed a t es h o w s t 1 1 a tp a h s p o l l u t i o ni i la i ro f l e x i ud i s t r i c ti sh e a w 2 i nt h es a m e 锄b i e n c cc o n d i t i o l l s ，d i 位r e n ts p e c i e ss h o wd i 丘色r e m c h a r a c t e r s t h e c o m p a r e b e 饥砖e na r b o r l e a v e s ，d l l e t 0t l l ed i 仃e r e n tl e a f c h a r a c t e r i s t i c sa i l do n t o g e r l y ，t l l et o t a lc o r l c e n 拓a t i o no f16 虹n d so fp ahsv 撕e 够i s d i s s i i l l i l i t u d e f o ri n s t a i l c e ，t l l ec h a n g i n g t e n d e n c yo ft h ec o n c e n t r a t i o no fr 气h si n i a b s t r a c t t h el e a v e so fc 协s 胁加f 甜，口a n d 廊埘口，r 如s 砌口，b u tt h 匹p a h si nt h el e a v e so f c 伽s 砌加f “肠i sh i 曲e rt h a i lt h a ti nt h el e a v e so f 厅c 嬲乜脱，s f 舰口 3 t h ep e r c e n t a g eo f 2 、3 、4 、5 、6r i n gc o n l p o u n d si nt h el e a v e sa r ed i 丘e r e n t 洫d i f - f e r e n ts p e c i e sa i l dd i 伍e r e n tc o l l e c t i n gt i h l e s 3 4r i n g sc o m p o u i l d sa r et h e m a i nc o m p o u n d si na l lt l l et o t a ls a m p l e si na p r i l ，t 1 1 ep e r c e n t a g eo f3 4 r i n g c o m p o u i l d sa c c o u n tf o ro v e r6 9 i nj u l ya n d o c t o b e r ，3 4 r i i l gc o n l p o u n d sa r ea l s ot h e 撇i nc o m p o u l l d s ，w 蛐e m ec o n c e n 廿a t i o n5 6r i n g sc o m p o u n d s 证c r e a s e m a r k e d l y ，5r i n gc o m p o l l i l d sh a v e m o r e r o o m i n t h e p a h s t h er e s u l ts h o w st l l a tm ec o n c e l l t r a t i o no fp a r t i c l e sp l l a s ep a h si nl e a v e so f j u l ya n do c t o b e ra r ei n c r e a s e d t h e 嫩i nr e a s o ni sm ea 缸n o s p h e r ec o n d i t i o ni n w l l i c hp o l l u t a i 】ti sn o te 雒yt od i f m s e 4 t h er a t i oc o m p a r em e t h o do fm o l e c u l a rm a r kw 邪u s e dt on a n l y z et l l e s o u r c eo fp a h s s m d i e ss h o wt h a tp a h si nt h ee i g h tp l a n t s l e a v e sa r eo r i g i n a t e d f i r o m h e a t a n d o i l 5 1 1 1 ed a t es h o w st h a ta r b o r e a l 仃e e sc 缸s 砌痧m 肠a n d 如淞口觚s 砌口，a i l d s h u l b yt r e e 几阮毋橱p x d 加口a r et h eb e s tr o a d s i d e s 由r e e sw h i c hc a na b s o r bal o to f p a h s k e yw o r d s ：l e a v e s ；p o l y c y c l i ca r o r n a t i ch y d r o c a r b o i l s ( p a h s ) ；t e m p o r a l 仃e n d ； y | u e x i ur e g i o n 全文缩略词 p a h s - p 0 l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c 缸b o n s ，多环芳烃 n a p 。n a p h t l l a l e n e ，萘 a c y - a c e n 印h t h y l e n e ，苊 f l u _ a c e n a p h t h e l l e ，二氢苊 p h e _ f h e n e n t i 鹏m ，菲 a n 卜_ a 硼1 m c e n e ，葸 f l 岔一f l o u 朔n t l l e n e ， 荧蒽 p y r _ p y r e ，芘 b 【a 】a - - 1 锄l z 0 ( a ) 锄t h i 秕e i l e ，苯并 a 蒽 c l l r _ c h y s r e n e ，麓 b 【k 】f - b e r l z 0 ( k ) f l u o r 锄t h e n e ，苯并 k 荧蒽 b b 】f _ 一b e n z 0 ( b ) f l u o 瑚廿i e n e ，苯并 b 荧蒽书 b 【a 】p - b e n z 0 ( a ) p y r e n e ，苯并 a 芘 i 【1 2 3 删p - 一i n d 饥o ( 1 ，2 ，3 吒，d ) p y r e n e ，茚并 1 ，2 ，3 c d 芘 d 【山】a d i b e r 啪r ( 曲) a n t l 聪c e n e ，二苯并 a ，h 蒽 b 【g h i 】p b e n z 0 ( 舀l l ，i ) p e 巧l e n e ，苯并 吕虬i 茈 v 全文图表索弓 全文图表索引 表1 1 美国环保局公布的1 6 种优控多环芳烃 1 a b l e l - l1 6p a h si n c l u d e di nt h eu se i 狐p r i o r i t yp o l l u t a i l tl i s t 表1 21 6 种优控多环芳烃的理化性质 t 曲l el - 2n ep h y s i c a l 觚dc h e i i l i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f16p a h s 表3 1 多环芳烃在8 种植物叶片中含量的季节变化( n g 僖) 1 曲l e3 lt h es e 舔o n a lv 撕a t i o n so f t o t a lp a h si n 8p l a n t sl e a v e s ( n 如) 表4 1 植物叶片中的脂肪含量 1 曲l e4 1l l i p i dc o n c e n 仃a l i o i l si i le i g h tl e a v e s 图1 1 多环芳烃在环境中的迁移转化 f i g 1 - l t r a n s p o r ta i l dt 啪s f o 衄o f p a h si nt h ee i l v i r 0 砌e m 图1 2 多环芳烃进入植物的主要影响因素 f i g 1 - 2p r i n c i p a li n f i u e n c e s 矗”t l l eu p t a k eo f p a h sb yp l a l l _ t s 图2 1 采样区域和采样点 f i g 2 - ls a i 】1 p l i n ga r e aa n ds i t 鹤 图2 2 4 种灌木叶片图 f i g 2 2p h o t o 黟a p h so ff b u rs p e c i e so fs l l r u b 图2 3 4 种乔木叶片图 f i 孚2 - 3p h o t o g r 印l l so ff o u rs p e c i e so fa 加r v i i 全文图表索弓 图2 41 6 种标准多环芳烃的总离子特征图 f 培2 4t h et o t a li o nc u r r e n tc h r o m a t o g r a m s ( t i c ) o fl6p a h so ng c m s 图3 - l 四月8 植物叶片中2 - 6 r 多环芳烃浓度( n 眈) f i g 3 1c o n c e n t r a t i o n so f 2 6r i n g sp a h si ne i g h tp l 扣1 t sl e a v e si n a p r i l ( n g g ) 图3 2 各环多环芳烃占总多环芳烃的百分比 f i g 3 - 21 1 1 ep e r c e n t a g e so f2 6r i n g sp f h si nt h et o t a lp ：a h so fe i g h tp l a n t s 图3 3 七月8 种植物叶片中2 - 6 r 多环芳烃浓度( n g 儋) f 嘻3 - 3c o n c e n t r a t i o no f2 - 6r i n g sp a h si 1 1e i g h tp l a j l t sl e a v e si nj u l y ( n g 儋) 图3 4 各环多环芳烃占总多环芳烃的百分比 f i g 3 - 41 1 1 ep e r c e n t a g eo f 2 - 6r i n g sp a h si n p a h so f e i 咖p l a n t si f lj u l y 图3 - 5 十月8 种植物叶片中2 - 6 r 多环芳烃浓度( n g 僖) f i g - 3 5c o n c e n 仃a 主i o n so f2 - 6r i n g sf ! a h si ne i g h tp l a m sl e a v e si i lo c t o b e r ( n g 鹰) 图3 6 各环多环芳烃占总多环芳烃的百分比 f i g 3 - 61 1 1 ep e r c e n t a g e so f2 - 6d i 仟e r e n tf i 嶝p a h si nt h et o t a lp a h so fe i 出p l 觚t s 图3 7 福建茶叶片中各环多环芳烃含量变化 f i g 3 - 71 h e 噎撕o n so fc o n c e n 廿嘶0 no f2 - 6r i n g sp a h si n 删d 玎口m 耙何惭妇l e a v e s 图3 8 黄金榕叶片中各环多环芳烃的含量变化 f i g 3 81 1 1 ev a r i 撕o n s0 fc o n c e n n 锄i o no f2 - 6r i n g sp a h si i l 鼢埘聊溉c q 阳l e a v e s 图3 9 灰莉叶片中各环多环芳烃的含量变化 f 嘻3 - 91 1 1 e 训撕0 l l so fc o n c e n 仃撕0 no f 2 - 6r i n g sp a h si n 弘e 口c p f 砌记口l e a v e s v i 全文图表索弓 图3 1 0 九里香叶片中各环多环芳烃的含量变化 f i g 3 - l01 1 1 ev 撕a t i o n so fc 伽c e m r a t i o no f2 - 6r i n g sp a h si n 彪护阳归舶f f c 口l e a v e s 图3 1 l 白兰叶片中各环多环芳烃的含量变化 f i g 3 一1 1t h e v a r i a t i o l l so f c o n c e n n 眦i o no f 2 - 6r i n g s 舢si n 施如p 肠以kd cl e a v 鹤 图3 1 2 羊蹄甲叶片中各环多环芳烃的含量变化 f i g 3 - 121 1 1 ev 撕a t i o n so fc o n c e n 钉m i o no f2 - 6r i n g sp a h s 历肋砌砌缸6 枷譬册口l e a v 髓 图3 1 3 白兰叶片中各环多环芳烃的含量变化 f i g 3 - 1 31 1 1 ev 撕a l i o n so f c o n c e 晰a t i o no f 2 _ 6r i n g sp a h si i l 施幽p 妇讹d c l e a v e s 图3 1 4 福建茶叶片中多环芳烃各组分浓度变化 f i g 3 - 14 i a l i o n so ft l l ec o n c e n 仃a t i o n so fl6p a h sc o m p o n e n t si l l ( 切明d 加所缸心p 妙妇 l e a v e s 图3 1 6 黄金榕叶片中多环芳烃各组分浓度变化 f i g 3 - 1 6 a t i o i l so f c o n c e n 眦i o no f1 6p a h sc o m p o n e n ti n 凡伽坍幼d 伽印l e a v e s 图3 1 7 灰莉叶片中多环芳烃各组分浓度的变化 f 培3 1 7v a l r i a t i o n s o f c o n c e n 仃a 士i o n o f l 6 p a h s c o m p o n e n t i i l 凡移俄口卯池”觇i l e a v e s 图3 1 8 九里香叶片中多环芳烃各组分浓度变化 f 嘻3 l8 撕o i l so fc o n c e r l t r a t i o no fl6 p a h sc o m p o n e n ti n 朋撕叼旧伽玎c 口1 e a v e s 图3 1 9 白兰叶片中多环芳烃各组分浓度变化 f i g 3 一l9v a r i 撕。璐o fc o n c e n 仃a l i o no fl6p a h sc o m p o n e mi 1 1m c 厅p 砌a 胁l e a v 鹤 图3 2 0 高山榕叶片中多环芳烃各组分的变化 f i g 3 2 0v 矾撕o f l so f c o n c e r l t r a t i o no f16p a h sc o m p o n e n ti i lf i c u s 础洳f m 口l e a v e s 全文图表索弓 图3 2 1 腊肠树叶片中多环芳烃各组分的浓度变化 f i g 3 21v 打i a t i o n so fc o n c e n t r a t i o no fl6p a h sc o m p o n e n ti nc 西s 肠肛，“肠l e a v e s 图3 2 2 羊蹄甲叶片中多环芳烃各组分的浓度变化 f i g 3 2 2v 打i a t i o n so fc o n c e n t r a t i o no f16p a h sc o m p o n e n ti n 肋砌f ”胁6 肠妇册口l e a v e s 图3 - 2 3 叶片中p h e ，a n t 和f l 枷p y r 值对照 f i g 3 - 2 3p l o to fp h e a n ta g a i n s tf 1 “p y ri ne i 曲tl e a v e s 图3 - 2 4 叶片中f l a f l a + p y r 和i n d m n d p + b 曲i p 值对照 f i g 3 2 4p l o to ff l a f l a 十p y ra g a i n s ti n d p i n d p + b g h i pi nl e a v e s x 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引 用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：周黪潞 日期：矽$ 年石月f 1 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定 机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢 利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室 被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：阁嬲导师签名：必7 也 日期：沙诱年f 月t1 日 日期：加谚年多月i f 日 第一章植物中多环芳烃的研究概述 第一章植物中多环芳烃的研究概述 随着工业化进程的加速以及城市机动车车辆的增加，进入环境中的有机 污染物的种类和数量剧增，其中多环芳烃( p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ， p a h s ) ，是一类受到国际上科学界的广泛关注的、具有代表性的持久性有机污 染物( p e r s i s t e n to r g a i l i cp 0 1 1 1 l 切n t s ，p o p s ) 。1 9 7 6 年美国环保局提出的1 2 9 种“优 先污染物中，多环芳烃类化合物有1 6 种( 见表卜1 ) ；1 9 9 0 年我国提出的 水中优先控制的6 8 种污染物中，多环芳烃化合物有7 种。 近几十年来，用指示植物( 如附生苔藓、地衣等) 来监测大气污染的研 究已经取得了一定的成果( 余叔文，1 9 9 3 ) ，同时，植物中有机污染物的研究 在环境科学领域已有长足的进步。植物也是有机污染物的沉积库之一，它可 以通过干、湿沉降或者气体扩散作用吸收累积大部分有机污染物( 包括多环 芳烃) 。因此，利用植物作为被动采样器，来监测环境中的有机污染也切实可 行。 本章综述了多环芳烃的性质、来源分布和环境中的迁移转化，重点阐述植 物吸收多环芳烃的吸收途径及影响因素，并在此基础上提出本文的研究内容。 1 1 植物中多环芳烃( p a h s ) 的性质、来源、分布 多环芳烃( p a h s ) 是指两个和两个以上苯环以线状、角状和簇状排列的 化合物，如萘、蒽、菲等。多环芳烃可分为芳香稠环型及芳香非稠环型两大 类：芳香稠环型是指分子相邻的苯环至少有两个共用的碳原子的碳氢化合物， 芳香非稠环型是指分子中相邻的苯环之间只有一个碳原子相连的碳氢化合 物。 1 1 1 多环芳烃的特性 ( 1 ) 持久性 多环芳烃通过各种环境介质( 大气、水、生物体等) 能够长距离迁移并 第一章植物中多环芳烃的研究概述 长期存在于环境中，进而对人类健康和环境带来严重的危害。一般来说，多 环芳烃特点是随着分子量的增加，水溶性越来越小，同时挥发性也越小 ( m a c k a y ，1 9 9 2 ；l m e ，2 0 0 3 ) ，它们在土壤中的降解和生物可利用性受到严 重限制，由于其具有较高的辛醇一水分配系数，易于分配到环境中疏水性有 机物中，因此在生物体脂类中易于富集浓缩，有较高的生物富集因子( b c f ) 。 多环芳烃在不同环境介质中的半衰期也不同，水环境中多环芳烃的半衰期是l 周到2 个月，在土壤中长达2 个月到2 年不等，在沉积物中多环芳烃的半衰 期更长，长达8 个月到6 年之久。 ( 2 ) “三致一作用 多环芳烃是最早发现且数量最多的致癌物质( 目前己发现的致癌性多环 芳烃及其衍生物已超过4 0 0 种) 。在这些众多的多环芳烃类化合物中有相当一 部分有强烈的致癌作用。某些母体多环芳烃虽然没有或只有微弱的致癌作用， 但当其母体的一定位置上具有取代基时，其致癌作用会变得更强。 多环芳烃类化合物具有强烈的致突变( m u t a g e n e s i s ) 、致癌作用 ( c a r c i n o g e n e s i s ) 和致畸作用( t e r a t o g e n e s i s ) ，简称“三致作用( m e n z i e ，1 9 9 2 ) 。 所有研究表明，除了萘之外，其它1 5 种多环芳烃都有致癌作用，其中b ( a ) p 有强致癌作用( 见表1 1 ) 。 多环芳烃对动植物的生长都有明显的影响( 陆志强，2 0 0 2 ；王丽平等， 2 0 0 2 ；涂白杰等，2 0 0 2 ；张宝旭等，2 0 0 2 ) 。多环芳烃在植物叶片上，使其变 色，萎缩，卷曲，直至脱落，影响植物的正常生长和结果。多环芳烃对动物 的影响也较严重，多环芳烃对小白鼠有全身反应。当多环芳烃质量浓度为 o 0 l m g l 时，小白鼠条件反射活动有显著变化( 赵文昌，2 0 0 6 ) 。其次，对微 生物生长有强抑制作用。多环芳烃因其低水溶性及稳定的环状结构而不易被 生物利用，它们通过破坏细胞作用而抑制普通微生物的生长。再次，多环芳 烃经紫外光照射后毒性更大。据报道多环芳烃吸收紫外光后，被激发成单线 态及三线态分子，被激发分子的能量可通过不同的途径损失，其中一种途径 第一章植物中多环芳烃的研究概述 为将能量传给氧气，从而产生反应能力极强的单线态氧，它们可直接引发体 内的一系列链反应，从而产生毒性。 表l l 美国环保局公布的1 6 种优控多环芳烃 伽l e l 1 1 6p a h si n c l u d e di nt h eu se p ap r i o r 时p o l l u t 锄tl i s t 代表已经列入中国优先污染物黑名单：2 a 致癌物( 有充分的流行病学对人体的调查结果) ； b 2 彳艮可能致癌物( 有有限的流行病学的致癌证据或有充足的证据证明动物致癌) ：2 b 可能致癌物 ( 动物致癌证据有限，人体致癌证据不足或没有) ：3 目前不能分类( 对动物、入致癌证据不足或没 有) ：空白对人类致癌物证据：认r c 国际癌症研究机构：u se p a 。美国环保局 ( 3 ) 生物蓄积性 3 第一章植物中多环芳烃的研究概述 多环芳烃进入环境后以通过环境蓄积、生物蓄积、生物转化或化学反应 等方式损害健康和环境，多环芳烃并不是直接致癌物，它在体内经过酶的作 用后生成终致癌物。 1 1 2 多环芳烃的来源 环境中多环芳烃的主要是由各种矿物燃料( 煤、石油、天然气等) ，木材、 纸以及其它含炭氢化合物的不完全燃烧或在还原气氛下热解形成的。按来源 分为天然源和人为源，但是天然源比起人为源微不足道。 ( 1 ) 天然源 陆地和水生植物、微生物的生物合成，森林、草原的天然火灾以及火山 活动所形成的多环芳烃，构成多环芳烃的天然本底值( 朱先磊，2 0 0 2 ) 。微生 物合成和植物在厌氧条件下生成多环芳烃也是自然源之一。由于细菌活动和 植物腐烂所形成的土壤多环芳烃本底值为1 0 0 l 0 0 0 肛g 瓜g 。地下水多环芳烃的 本底值为o 0 0 1 0 0 1 肛g l ，淡水湖泊中的本底值为0 o l o 2 5 熠几( 赵文昌， 2 0 0 6 ) 。 ( 2 ) 人为源 人为源有生活污染源( 居民取暖、垃圾焚烧) 、交通运输污染( 内燃机燃 烧) 和工业行为( 如焦炭生产、石油精练、制铝业、有色金属冶炼 等。 家庭生活用的炉灶、大大小小民用烟囱是多环芳烃的主要发散源。在煤 炉排放的废气中，致癌性多环芳烃浓度可达1 0 0 u g m 3 。在欧美等发达国家， 由于生活方式的特点，家庭燃料源是一项贡献率很高的污染源。欧美国家的 家庭除了平时烹饪时所用的炉灶外，户外烧烤，对自家后院枯枝败叶的焚烧 都属于多环芳烃污染源。 垃圾深填埋处理过程中，会产生大量垃圾渗沥液，经水浸泡后产生含有 大量多环芳烃的有机废水；焚烧垃圾也会产生多环芳烃，每小时处理9 0 t 的 垃圾焚烧炉每天排放的致癌性多环芳烃总量可达2 0 k g 。 第一章植物中多环芳烃的研究概述 飞机、汽车等机动车辆所排放的废气中也含有相当数量的多环芳烃。在 飞机、汽车启动时由于不完全燃烧，苯并 a 】芘( b a p ) 的排放量最大。s h a b a d 等认为喷气式飞机排气是b a p 的主要来源，他于1 9 8 0 年报道称喷气式飞机在 飞行中每分钟排放2m g 4m g 的b a p ，而在飞机起飞时b a p 的排放量高达每 分钟4 0 0 0 0m g 。朱利中等发现高速公路两旁土壤中多环芳烃含量远远大于 其它地区。小汽车和内燃机车致使多环芳烃含量高的原因可能是轮胎的高温 摩擦和沥青路面的高温摩擦( 夏慧丽，2 0 0 3 ) 。 焦化煤气、有机化工、石油工业、炼钢炼铁等工业行业是多环芳烃的重 要污染源，不少学者研究了这些工业区及工业活动影响范围内大气、土壤、 植物等介质中多环芳烃的污染状况，发现均比非工业区严重( 沈菲，2 0 0 6 ； k _ j p o p o u l o u e ta 1 ，1 9 9 9 ) 。 王静等( 王静等，2 0 0 3 ) 调查了杭州某焦化厂区空气中多环芳烃污染状 况，发现厂区内1 2 种多环芳烃浓度之和为1 1 7 5 4 6 6 6 斗g m 3 ，b a p 浓度高达 1 0 5 4 “g m 3 ，焦炉顶和出焦处b a p 远高于煤烟和交通干线；在下风向l k m 处1 2 种多环芳烃浓度仍达9 7 4 l p g m 3 ，对周边环境造成恶劣的影响。 1 1 3 多环芳烃的分布 不同地区，多环芳烃浓度不同，一般城市高于乡村，污染源附近( 工业 区、交通干线旁等) 高于其它地区，我国空气中多环芳烃浓度高于欧美发达 国家，而土壤污染则相对较低。多环芳烃在各种介质中( 如气、水、土壤、 植物) 浓度不相同，多环芳烃总浓度跨度均较大，大气0 5 4 1 7 0 n g m 3 ，地 表水1 8 0 1 7 0 0 0 n g l ，土壤0 0 2 8 1 8 3 m g 瓜g ，植物4 3 8 9 7 3 眺。各介 质中多环芳烃以3 4 环为主。 大气中的多环芳烃以气态和颗粒态两种形式存在，2 3 r 主要以气态形式 存在大气中，5 6 r 主要存在于颗粒态中，4 r 存在形式介于气固两相之间，其 比例与气温、风速等有关，夏季气态多环芳烃比例高于冬季( g u s t a f s o nk ee t 第一章值物中多环芳烃的研究概述 a 1 ，2 0 0 l ；谭吉华等，2 0 0 5 ) 。多环芳烃吸附在气溶胶中，以干湿沉降落在水、 植物叶片和土壤中。一般来说，分子量较小、低环的多环芳烃比分子量大、 高环的多环芳烃在环境中迁移远和分布广( m e h a 略，1 9 9 8 ) 。 1 1 4 多环芳烃迁移转化 环境中形成的多环芳烃大多随着烟尘、废气排放到大气环境中，结合到 固体悬浮颗粒物上或者以气态的多环芳烃的形式存在于气溶胶中，进行迁移 转化。大气中的多环芳烃，一部分由于发生光解被降解或者形成另一种形态 的多环芳烃；一部分由于大气条件和气象条件的支配沉降到水体和土壤中； 剩余的多环芳烃被植物和动物所吸收、累积和降解。 ：蔓呵 誓生锈叛收参 图1 1 多环芳烃在环境中的迁移转化 f i g 1 1t r a n s p o r ta n dt 啪s f o mo fp a h si nt h ee n v i r o n m e n t 从图1 可见，多环芳烃进入环境后，在大气一土壤一水体一植物系统中 发生一系列的迁移转化。大气中的多环芳烃大多吸附在微小颗粒物上，通过 干湿沉降进入地表水和土壤系统，或吸附在植物叶片、茎表面( 董瑞斌等， 1 9 9 9 ；高学晟等，2 0 0 2 ) 。 土壤中的多环芳烃会在土壤颗粒和孔隙水之间发生吸附、解吸、锁定、 奴 篓、 第。章植物中多环艿烃的研究概述 转化及挥发等行为。进入土壤溶液的多环芳烃会在微生物作用下降解或被植 物根系吸附、吸收( c a n n i c h a e le ta 1 ，1 9 9 7 ；c o u s i o n s ，1 9 9 9 ) 。 植物根系分泌物也可能促进根际土壤中多环芳烃的降解。多环芳烃进入 植物通过气一叶分配作用进入植物体内，累积在根、叶茎中( 林道辉等，2 0 0 3 ) 。 1 2 植物吸收多环芳烃的途径及影响因素 1 2 1 植物吸收多环芳烃途径 多环芳烃进入植物体内有多种途径。土壤中的有机污染物被根部吸收， 再通过木质部随蒸腾流向地上部分迁移；空气中的污染物通过气态、颗粒态 沉降至植物叶面，被叶面的角质层、气孔吸收，分配至邻近组织。 j 爹毳糍誉? q 、 p 莎咕心f ( s 0 i u 、h 、触、0 r g s ) 芏壤 图1 2 多环芳烃进入植物的主要影响因素 f i g 1 2p r i n c i p a li n f l u e n c e sf o rt h eu p t a k i n go fp a h sb yp l a n t s ( 1 ) 根部吸收 植物根部可以从土壤气相和水相吸收有机污染物。k i p o p o u l o u 等研究表 明植物根部吸收多环芳烃是一个被动扩散的过程，动力来自叶片的蒸腾拉力 第一章植物中多环芳烃的研究概述 ( k i p o p o u l o u ，1 9 9 9 ) 。根系内表皮含有一层浸满软木脂的不透水的硬组织带。 污染物必须通过这层疏水性的硬组织带，才能进入内表皮，达到管胞和导管 组织，并进一步通过木质部向上转移。s i m o n i c h 等指出，大多数l g 肋旷 4 的脂溶性有机物因被 植物根表皮或土壤颗粒吸附，不易被植物吸收转运( s i m o n i c h ，1 9 9 4 ) 。s c h n o o r 等进一步指出，1 o l 咖w 3 5 的憎水性有机污染物被根表面强烈吸附，不易向上迁移；l g 勋w 4 ，分配到根的表皮上或者土壤颗粒上而不会被根系或木质部内部 吸收。 ( 2 ) 地上部分吸收 多环芳烃一般较难被植物根系利用吸收( m l d ，1 9 9 2 ) 。因为多环芳烃挥 发性较大，属于半挥发性的有机物，且脂溶性强。这类化合物在土壤中会强 烈的吸附于有机质中，只有极少部分能进入植物根系并传输至地上茎叶部分 ( c o l l i n s ，2 0 0 6 ) ，空气一植物是多环芳烃进出植物体的主要途径，即植物 地上部分组织中的多环芳烃来自空气中( s i i n o i l i c h ，1 9 9 5 ；a n n aa l f 撕， 2 0 0 1 】) 。qz u 0 等用隔离实验结果表明从根系传递给植物叶片的多环芳烃含 量几乎可以忽略，这也说明了，植物叶片中的多环芳烃主要来自空气( qz u o ， 2 0 0 6 ) 。 n a k a j i m 等研究表明杜鹃花叶片和悬浮颗粒物中多环芳烃的浓度在夏季 降低，在春季升高。叶片中不挥发性的苯并 a 芘( b a 】p ) 、菲( p e 巧) 浓 度和悬浮颗粒物中的浓度成一定比例；叶片中挥发性的芘( p y r ) 和空气中气 态芘( p y r )的相互平衡关系基与朗缪尔吸附假说 ( 1 0 9 【p a h - v a p o r 】 p a h l e a v e s 】_ - t + b ( a ，b 是常量，t 表示时间) ) ，根据公 式可以得出叶片中的挥发性的芘( p y r ) 来自空气中挥发态的芘( p y r ) 。从文 第一章植物中多环芳烃的研究概述 中多环芳烃含量与空气中相对应的物质之间的关系，可以推出叶片中的多环 芳烃来源于空气。 空气中多环芳烃以气态或颗粒态沉降至植物叶面，一部分束缚在叶面表皮 的脂肪物质中，另一部分向叶片内部迁移，扩散至细胞间隙，然后分配到邻 近组织的液相或脂相中。 表l - 21 6 种优控多环芳烃的理化性质 t a b l el - 2t l l ep h y s i c a la n dc h e m i c a lc 1 1 a r a c t e r i s t i c so fl6p a h s 萘n a p 二氢苊a c e 苊a c ) ， 芴f l u 菲p h e 蒽a m 荧蒽f l a 芘p y r 苯并 a 蒽b a 】a 屈c 1 1 r 苯并 k 荧蒽b k 】f 苯并 b 荧蒽b b 】f 苯并 a 芘b f a 】p 茚并 1 ，2 ，3 c d 芘i 【1 2 3 c d 】p 二苯并 a ，h 蒽d 【a h 】a 3 2 3 4 3 9 3 1 9 1 0 1 3 o 0 5 o 0 7 0 2 6 o 1 4 0 o l 0 0 0 2 o 0 0 3 8 0 0 0 0 5 2 3 1 0 3 2 1 x 1 0 4 1 2 1 0 4 1 5 1 0 4 2 9 1 0 4 2 8 1 0 4 3 4 1 0 5 2 o 1 0 5 4 o 1 0 5 4 0 1 0 5 7 o 1 0 5 4 0 1 0 4 1 o 1 0 5 5 o x l 0 7 1 0 1 0 4 6 2 8 6 2 3 6 5 8 7 3 3 7 0 9 8 3 2 9 1 0 9 4 0 1 0 7 3 1 0 6 8 1 0 8 6 1 1 5 6 1 3 6 7 苯并 g ，h ，i 花b 曲i 】p 0 0 0 0 2 61 o 1 0 7 1 1 7 7 此外，叶表还分布着许多气孔，这些气孔为有机污染物进入植物体内提供 9 - 第一章植物中多环芳烃的研究概述 了另一个途径。理论模型显示大多数气态持久性有机污染物( p o p s ) 的气孔 吸收作用与蜡质吸收相比微不足道。实际情况中，角质层和气孔在植物吸收 转运空气中多环芳烃时所起的相对重要性还与植物叶片角质层穿透力，叶片 气孔密度及理化性质相关( 鼬e d e r e r ，1 9 9 0 ) 。b a r b e r 等人研究证明当角质层 较难穿透，且气孔密度较高时，对1 0 9 k o a 较低的p o p s ，气孔吸收途径相当 重要，而当角质层极易穿透时，气孔作用几乎为零( b a 小e r ，2 0 0 2 ) 。 1 2 2 影响因素 植物吸收污染物的机制主要由污染物的物理化学性质、环境情况和植物 种类决定，其次还受到气象因素的影响，如温度、风速、降雨等。 ( 1 ) 多环芳烃的理化性质 大量研究表明，多环芳烃的理化性质影响植物对其吸收和累积。这些理 学性质有：亲脂性、水溶性、蒸汽压、亨利定律系数、辛醇一水分配系数( w ) 和辛醇气分配系数( 勋口) ，尤其是w 、勋口。 s c h n o o r 等研究结果表明l o g 勋w 1 0 的亲水性有机物不易被根吸收或主 动通过植物的细胞膜；1 0 l o 咖w 3 5 的憎水性的有机物被根系表面或土壤强烈吸附，不易向地上部分 迁移( s c l l n o o r ，1 9 9 5 ) 。实验证明大部分多环芳烃属于憎水性有机污染物。 l o g 肠口 9 的多环芳烃叶片吸收主要是气态分配过程，气一叶分配易达到 平衡，c v c 、，= k v g ( k v g 为常数) ，但是它们的富集系数会低于l o 掣勖口值更高的 化合