大气中多环芳烃的研究现状

多环芳烃污染与生态环境修复研究

多环芳烃是一类广泛存在于环境中的有机污染物，由于其强大的毒性和潜在的致癌性，它们对生态系统和人类健康产生了广泛的影响。尽管在近年来，许多国家和地区已经采取了种种措施来控制和减少多环芳烃的排放，但是其在土壤和水体中的浓度仍然很高，这对环境造成了极大的威胁。本文将探讨多环芳烃的来源和环境效应，并介绍当前的生态环境修复技术。

一、 多环芳烃污染的来源

多环芳烃是一类由苯或萘等简单分子组成的、含有多个苯环的有机化合物。它们广泛存在于大气、土壤和水体中，是许多化学物质和燃料的副产物。例如，石油、煤矿和燃烧化石燃料排放的废气中均含有多环芳烃，这是其在城市和工业区域中的主要来源。此外，多环芳烃还可以由电力厂、炼油厂、纸浆和造纸厂、以及农业生产等工业和农业活动中的废水和废渣产生。

多环芳烃在环境中的存在形式较为多样。它们可以以气态进入大气，也可以通过处理工艺中的飞灰和污水进入土壤和水体。在土壤中，多环芳烃可以与土壤颗粒紧密结合，并在此过程中受到化学变化的影响。这使得多环芳烃的监测和去除变得十分具有挑战性。

二、 多环芳烃的环境效应

多环芳烃对环境和健康产生的危害包括如下几个方面：

1. 水体和土壤受到污染

由于多环芳烃的化学性质，它们可以在水体和土壤中长期存在。这使得它们积累在水生生物和作物中，并导致土地生产力下降、水体污染以及生态系统的紊乱。

2. 对健康的影响

多环芳烃可以对人类健康产生负面影响。长期暴露于多环芳烃污染环境中的人们容易患上癌症和其他疾病，例如神经系统毒性、免疫系统毒性等等。

3. 对野生动物和植物的影响

多环芳烃的毒性也会对野生动物和植物造成伤害和死亡。这给生态系统带来了极大的不稳定性。

三、 多环芳烃的修复技术 由于多环芳烃在环境中的复杂性，其修复技术需要极高的技术能力和专业知识。以下是一些主要工具和方法。

1. 生物修复

生物修复（bioremediation）是使用微生物或植物等生物方法来降解和去除多环芳烃的过程。这种方法不仅可以有效地降低多环芳烃的污染，同时也能够产生有用的副产品。

大气中的硝基多环芳烃（NPAHs）

硝基多环芳烃(NPAH)是一类带有一个或者多个硝基取代基连接于多环芳烃(PAH)的化合物。NPAHs能致癌、致突变、活化代谢以及与DNA形成加合物，其毒性作用与结构有关1。基于机理研究，硝基多环芳烃是通过与DNA共价结合形成加合物和这些外源加合物的作用机制发挥致癌性和基因毒性。虽然大气环境中NPAHs的浓度要比他们的母代多环芳烃低1-2倍，但其致突变和致癌性分别是母代多环芳烃的10万倍和10倍。

自1978年，硝基多环芳烃（NPAHs）作为广泛存在的污染物，已经被检测出有不同的环境来源，包括柴油排放、燃煤排放、气体燃料、液化石油气、大气颗粒物、粉煤灰和食品。而绝大多数的NPAH来源于燃烧过程和大气中多环芳烃与氮氧化物反应生成。在有NO2的环境中，气相PAHs可以与OH或NO3反应，也可以与N2O5或者HNO3反应生成NPAHs。一般认为在白天以OH反应为主，在晚上则以NO3反应为主2。研究表明，NPAHs在寒冷的天气中含量高，且受到温度和风速影响较大，大气中低环（<3）的NPAHs主要集中在气相，多环（>3）的集中在颗粒物相3，对于分子量来说，轻分子量的如1-硝基萘主要在气相，高分子量的如7-硝基苯[a]蒽主要在颗粒相。2-硝基荧蒽和9-硝基蒽是大气中最丰富的NPAHs，大约占了总NPAHs浓度的一半。光对于NPAHs的分解起着重要的作用4。

一般NPAHs采用标记物的方法可以判别来源，例如1-硝基芘是NPAHs来源于柴油排放的“标记物”，其存在于周围的空气样品中是柴油车辆交通污染的标志，其他直接从柴油发动机的燃烧室排放的化合物分别是3-硝基荧蒽、9-硝基蒽和2-硝基芴。而由OH自由基引发的气相反应占主导地位的NPAH是2-硝基芘，由NO3引发的气相反应占主导地位的NPAH是2-硝基荧蒽。也可以通过研究NPAHs、其相应的PAHs和氮氧化物之间的相关性确认NPAHs是直接排放或者反应生成。有研究通过2-硝基荧蒽和1-硝基芘（2-NF）/（1-NP）的比值来调查NPAHs的污染源贡献，（2-NF）/（1-NP）小于5则说明一次排放源作主导，如果比值大于5则说明了NPAHs来源于二次生成的污染物。对于二次生成物，可以通过2-硝基荧蒽和2-硝基芘（2-NF）/（2-NP）的比值来判断，如果（2-NF）/（2-NP）比值接近10，则表示日间的OH自由基引发的反应占主导，如果（2-NF）/（2-NP）比值大于100，表示夜间NO3反应占主导地位。也有人提出OH贡献率这个值来判断来源5。

油　气　田　环　境　保　护　

・３２・２０１　２年４月　ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ　ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ　ＯＦ　ＯＩＬ　ｂ－ＧＡＳ　ＦＩＥＬＤＳ　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—３１５８．２０１２．０２．０１０　

大气颗粒物中多环芳烃污染特征及防治对策　

刘树保邓秀芬　

（中国石油大港油田公司检测监督评价中心）　

摘　要　介绍了大港油田大气颗粒物和多环芳烃的污染现状，并对大港油田地区大气特征构成及大气颗　粒物中多环芳烃的污染特征作了初步分析，得出大港油田地区大气颗粒物中多环芳烃污染类型为燃油型，并据　此提出了防治多环芳烃污染的相应对策。　

关键词　大港油田；大气颗粒物；多环芳烃；污染防治　

中图分类号：Ｘ５１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—３１５８（２０１２）０２　００３２—０３　

０　引　言　２　大港油田大气颗粒物中多环芳烃污染现状　

大气颗粒物是我国北方大多数地区的环境空气　

特征污染物，大港油田地区由于特殊的盐碱地貌及自　

然气候条件，这一特征污染物的影响相对更加明显。　

大气颗粒物同时又是稠环（５～６个苯环）多环芳烃的　

主要吸附载体　］，稠环多环芳烃对人类健康和生态环　

境都有着极大的影响。因此对大气颗粒物进行分析，　

探讨吸附在表面上的多环芳烃污染特征和来源，进而　

总结出相应的污染防治对策，对于改善油田地区大气　

环境质量具有一定的现实意义。　

１　相关概念　

１．１大气颗粒物　

环境空气中的颗粒物一般分为总悬浮颗粒物　

（ＴＳＰ）、可吸人颗粒物（包括ＰＭＩＯ和ＰＭ２．５）。ＴＳＰ　是指空气中空气动力学当量直径在１００　Ｆｍ以下的颗　

粒物，ＰＭＩＯ是指空气动力学当量直径在１０　ｍ以下　

的颗粒物，ＰＭ２．５是指空气动力学当量直径在２．５　Ｆｍ以下的颗粒物Ⅲ１］。我国现阶段环境空气中ＰＭＩＯ　

与ＴＳＰ所占的质量比约为５０　～８０　，比十几年前　

有所增加。　

１．２多环芳烃　

多环芳烃（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　ａｒｏｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ，简　

多环芳烃类化合物污染及其预防

一、食品中 B(a)P 污染来源

1．熏烤食品污染熏烤食品时所使用的熏烟中含有多环芳烃(包括 B(a)P)。烤制时，

滴于火上的食物脂肪焦化产物热聚合反应，形成 B(a)P，附着于食物表面，这是烤制食物中 B(a)P 的主要来源。食物炭化时，脂肪因高温裂解，产生自由基，并相互结合(热 聚合)生成 B(a)P，例如烤焦的鱼皮，B(a)P 可高达 53．6～70μg／kg。

2．油墨污染油墨中含有炭黑，炭黑含有几种致癌性多环芳烃。有些食品包装纸的油墨未干时，炭黑里的多环芳烃可以污染食品。

3．沥青污染沥青有煤焦沥青及石油沥青两种。煤焦油的蒽油以上的高沸点馏分中含有多环芳烃，石油沥青 B(a)P。含量较煤焦沥青少。我国一些地方的农民常将粮食晒在 用煤焦沥青铺的马路上，从而使粮食受到污染。

4．石蜡油污染通过包装纸上的不纯石蜡油，可以使食品污染多环芳烃。不纯的石蜡纸中的多环芳烃还可污染牛奶。

5．环境污染食物大气、水和土壤如果含有多环芳烃，则可污染植物。一些粮食作物、蔬菜和水果受污染较突出。

二、对人体的危害

B(a)P 主要是通过食物或饮水进入机体，在肠道被吸收，入血后很快分布于全身。 乳腺和脂肪组织可蓄积 B(a)P。动物实验发现，经口摄入 B(a)P 可通过胎盘进入胎仔体 内，引起毒性及致癌作用。B(a)P 主要经过肝脏、胆道从粪便排出体外。

B(a)P 对兔、豚鼠、大鼠、小鼠、鸭、猴等多种动物，均能引起胃癌，并可经胎盘 使子代发生肿瘤，造成胚胎死亡及仔鼠免疫功能下降。B(a)P 是许多短期致突变实验的 阳性物，但它是间接致突变物，在 Ames 试验及其他细菌突变、细菌 DNA 修复、姐妹染 色单体交换、染色体畸变、哺乳类细胞培养及哺乳类动物精子畸变等实验中均呈阳性反应。

关于 B(a)P 致癌的机制与其代谢活化过程有关。B(a)P 在体外并不能与

DNA、RNA 或蛋白质以共价结合，但是进入体内后，即被微粒体混合功能氧化酶氧化成环氧化物， 则可与核酸大分子中的亲核基团结合而诱发肿瘤。