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中国农业土壤多环芳烃污染现状及来源研究尚庆彬;段永红;程荣【摘要】随着我国人口的增加以及城市化、工业化的快速发展,农业土壤中多环芳烃(PAHs)的污染也日趋严重.本研究对有关中国农业土壤多环芳烃污染的90篇研究成果进行整理,得到29个省(自治区、直辖市、特别行政区)的多环芳烃采样点数和平均浓度,在此基础上运用统计学方法分析了我国农业土壤中多环芳烃的污染特征,并对污染来源进行了解析.结果表明:(1)我国农业土壤已普遍受到多环芳烃污染,且污染处于中等水平.在空间分布上各区域含量存在较大差异,华北地区污染较重,西南地区污染最小.(2)我国农业土壤中PAHs以中高环组分为主,污染源主要来自燃烧源,包括燃煤和生物质燃烧.本研究可为中国农业土壤多环芳烃污染防治和环境风险评价提供参考依据.【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2019(051)003【总页数】6页(P62-67)【关键词】农业土壤;多环芳烃;含量分布;源解析【作者】尚庆彬;段永红;程荣【作者单位】山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】S159.2;X131.3多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是指分子结构中苯环数不小于2的碳氢化合物，分布范围广，污染种类多，因其具有“三致”毒性(致癌、致畸、致突变)[1]，现已成为各国环境污染问题关注的焦点。
早在1976年美国环境保护署(USEPA)就已经将16种PAHs列入优先控制的有毒有机污染物名单[2]，我国也于1990年将其中7种列入“中国环境优先控制污染物”黑名单。
自古以来我国就是农业大国，用仅占世界7%的耕地养育着22%的世界人口，土壤污染则是影响社会发展的障碍。
全国土壤污染状况调查公报显示，农业土壤环境质量总体堪忧，部分地区污染较重，滴滴涕(DDTs)和多环芳烃(PAHs)等有机污染物对农业土壤的污染程度仅次于重金属等无机污染物[3]。
受体模型及其在大气颗粒物来源解析中的应用徐浩;杨龙誉【摘要】自21世纪以来,受体模型从PCA、EF以及经典的FA,发展到了PMF,然而,CMB一直是都是热门的.本文将大气颗粒物源解析研究中的受体模型分为探测方法,化学质量平衡模型及相关方法,主成分分析及相关方法,因子分析法和混合方法,并分别概述了它们的原理、特点、发展以及在大气颗粒物源解析中的应用.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2015(034)001【总页数】8页(P138-145)【关键词】受体模型;源解析;大气颗粒物;应用【作者】徐浩;杨龙誉【作者单位】贵州省环境监测中心站,贵阳550081;贵州省环境监测中心站,贵阳550081【正文语种】中文【中图分类】X51· 综述·大气颗粒物的来源解析是其防治措施立法最为重要的依据，是实施《大气污染防治行动计划》的主要依据之一。
源解析(source apportionment, SA)的方法包括：a)“自下而上”法，即基于污染物排放速率和气象信息的化学输送模型，包括源排放清单和源模型(包括Models-3/CMAQ、NAQPMS、CAMx、WRF-chem等)；b)“自上而下”法，即受体模型(receptor models, RMs)，尤其用于解析环境空气中的颗粒物，它基于测点污染物浓度的统计分析，推测源类型并估算他们对测点浓度的贡献。
用于RMs的污染物称为受体物质。
受体模型源解析包含许多工具：从基于主成分分析和基本物理假设(比如富集因子分析)的简单方法，到具有前后数据处理并具有良好操作界面的复杂模型。
尽管所有这些工具都是用于分析处理测点测量数据，但是输入数据的本质和格式变化很大。
总的来说，有3种数据输入：环境空气污染物浓度、排放源成分谱和气象数据(比如，风速风向或后向轨迹)。
另外，有扩展模型，他们可以处理其他比如季节、工作日、降水等信息。
本文根据受体模型的原理，对其进行分类、描述和评价，并列出他们在大气颗粒物源解析中的一些典型应用，为相关工作和研究提供方法选择参考。
微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展近年来，随着工业化的加快和城市化的进程，多环芳烃（PAHs）等有机污染物在土壤中的含量逐渐增加，对环境和人类健康造成了严重的威胁。
研究土壤中多环芳烃的降解机制及其微生物降解的研究成为了当前环境污染领域的热点。
多环芳烃是一类由两个或以上苯环连接在一起的化合物，具有稳定性、难降解和毒性大的特点。
传统的多环芳烃治理方法主要包括物理和化学方法，如土壤挖掘、氧化还原等。
这些方法存在成本高、操作复杂、二次污染等问题，且对土壤微生物群落的影响不可忽视。
相比之下，微生物降解是一种经济、高效、无二次污染的方法，被广泛应用于多环芳烃的治理。
土壤中的微生物是重要的多环芳烃降解能力来源。
随着分子生物学和生物技术的进步，越来越多的微生物具有多环芳烃降解能力被发现和应用。
常见的多环芳烃降解菌属于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两类。
革兰氏阳性菌主要包括芳香类微生物门（Actinobacteria、Firmicutes等），革兰氏阴性菌主要包括变形菌门（Proteobacteria）等。
脱氧核糖核酸（DNA）技术的应用使得一些深海细菌和土壤细菌被发现具有降解多环芳烃的潜力。
微生物降解土壤中多环芳烃的机理主要包括吸附、生物转化和氧化还原反应。
多环芳烃分子进入微生物细胞内，通过细胞表面的吸附作用，实现与微生物细胞的接触。
然后，微生物通过内外源酶的作用，将多环芳烃分解为低分子量物质（如酚、酸、醛等），以供细胞能量代谢。
多环芳烃降解过程中产生的过氧化物、过氧化氢等氧化剂通过氧化还原反应与多环芳烃分子发生反应，最终降解为无毒的物质。
1. 多环芳烃降解菌的筛选和应用：通过高通量测序技术和分子生物学方法，加速了多环芳烃降解菌的筛选和鉴定。
通过基因工程技术改良和增强这些菌株的降解效能，提高了降解率和速度。
2. 降解机制的研究：通过对多环芳烃降解菌基因组和代谢产物的研究，揭示了多环芳烃降解的分子机制，为优化微生物降解技术和降解途径提供了理论依据。
大气污染物源解析技术模型及应用探讨大气污染是当今社会面临的严重环境问题之一，对人体健康和生态环境都造成了巨大的影响。
为了有效地解决大气污染问题，科学家们开发了各种大气污染物源解析技术模型。
本文将探讨这些模型的原理及其应用。
大气污染物源解析技术模型是通过收集和分析大气中污染物的数据，来确定污染源的种类和来源。
这些模型基于不同的原理，并且具有各自的优势和限制。
下面将介绍几种常见的大气污染物源解析技术模型。
1. 受体模型：受体模型是基于大气污染物在空气中的传输和扩散规律，从而反推出污染源的位置和强度。
这种模型通常使用数学方程组来模拟大气污染传输过程，并结合实测数据进行推断。
这种模型的优点是简单易行、计算速度快，可以快速获取污染源的信息。
受体模型依赖于大气条件的准确描述，如果预测的大气条件与实际情况有较大差异，模型的准确性将受到影响。
2. 相对排放模型：相对排放模型是通过比较不同污染源排放的污染物组成和浓度来推断污染源的贡献程度。
这种模型通常使用多元线性回归或主成分分析等统计方法来分析污染物组成的差异。
相对排放模型的优点是能够较好地描述不同污染源的特征，对于多源复合污染环境具有一定的适用性。
相对排放模型往往需要大量的实测数据作为依据，对数据的精确性和完整性要求较高。
3. 成因解析模型：成因解析模型是通过分析大气污染物的分子结构和同位素组成来判断污染源的种类和来源。
这种模型通常使用质谱仪等分析仪器来测定污染物的化学成分，并结合数据库进行比对和识别。
成因解析模型的优点是能够较准确地区分不同污染来源的贡献，对于复合污染环境的解析具有一定的优势。
成因解析模型受到样品采集和分析方法的限制，对设备和技术的要求较高。
这些大气污染物源解析技术模型在实际的应用中，可以帮助环境管理部门和科学家们更好地了解大气污染的来源和影响，为制定相应的控制措施和政策提供科学依据。
通过受体模型的应用，可以确定城市中污染源的分布和强度，从而指导城市规划和交通管理；通过相对排放模型的应用，可以评估不同污染源的贡献，为源头治理提供依据；通过成因解析模型的应用，可以区分不同污染来源，从而确定特定污染物的控制目标。
土壤污染多环芳烃
多环芳烃与土壤污染
在土壤有机污染中最为典型的一种物质就是多环芳烃。
它不易溶于水，所以想要被植物吸收或者被微生物降解都是相对比较困难的，因此多环芳烃是当今土壤修复邻域难以攻克的一个难点。
因此，对于土壤中多环芳烃的去除方法、修复技术的开展与研发是非常有必要的。
多环芳烃（PAHs）污染土壤是一个普遍存在的环境问题，对人类生命和生态系统构成了严重威胁。
通常，多环芳烃与重金属可通过污水灌溉、固体废物处理、交通运输以及工业活动等途径进入到土壤中，通过积累而形成复合污染。
多环芳烃和重金属具有致癌性、致突变性和致畸性，并且可在土壤中持久留存。
多环芳烃
多环芳烃是指含两个或两个以上苯环的芳烃，简称PAHs。
它们
主要有两种组合方式，一种是非稠环型，其中包括联苯及联多苯和多苯代脂肪烃；另一种是稠环型，即两个碳原子为两个苯环所共有。
多环芳烃的来源分为自然源和人为源。
自然源主要来自陆地、水生植物和微生物的生物合成过程，另外森林、草原的天然火灾及火山的喷发物和从化石燃料、木质素和底泥中也存在多环芳烃；人为源主要是由各种矿物燃料（如煤、石油和天然气等）、木材、纸以及其他含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原条件下热解形成的。
PAHs由于具有毒性、遗传毒性、突变性和致癌性，对人体可造成多种危害，如对呼吸系统、循环系统、神经系统损伤，对肝脏、肾脏造成损害。
被认定为影响人类健康的主要有机污染物。
微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展多环芳烃（PAHs）是一类普遍存在于土壤中的有机化合物，由于其毒性和环境持久性，对人类和生态系统造成了严重的威胁。
目前，微生物降解被广泛认为是一种有效且环境友好的降解PAHs的方法。
本文将对微生物降解土壤中PAHs的研究进展进行综述。
微生物降解PAHs是一种涉及微生物代谢和转化的生物降解过程。
这些PAHs降解菌主要是革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，如丁酸杆菌属、桿菌屬、水維生菌屬等。
这些菌利用PAHs作为其碳源和能量来源，通过酶的作用将PAHs降解为较简单的化合物，最终转化为CO2和H2O。
微生物降解PAHs的途径主要包括氧化降解和还原降解两种。
氧化降解是指微生物利用氧气作为电子受体，将PAHs氧化为较低毒性和较易降解的化合物。
这一过程涉及多种酶的参与，其中包括氧化酶、去氢酶、羟化酶等。
氧化降解过程中产生的一些中间产物具有相对较高的毒性，因此在更高级的微生物群落中会被进一步降解。
近年来，随着分子生物学和基因工程技术的进步，研究人员通过分离和鉴定PAHs降解菌的基因，成功构建了一些功能性基因组和表达系统。
这些研究为进一步开发高效降解PAHs的微生物菌株和生物修复技术提供了重要的理论基础和实验依据。
微生物降解PAHs的应用仍然面临一些挑战和限制。
PAHs的降解速率较慢，降解过程中产生的中间产物有时仍具有一定的毒性，可能对环境产生负面影响。
PAHs降解菌的筛选和培养过程较为困难，特定条件和营养物质的要求限制了其在实际应用中的使用。
PAHs的污染程度和土壤环境因素也会影响微生物降解的效果。
微生物降解是一种有效且可持续的降解PAHs的方法，但仍需要进一步的研究和改进。
未来的研究方向包括：寻找更多的高效PAHs降解菌株、研究降解菌的降解途径和酶活性，以及开发新的生物修复技术等。
通过不断深入的研究，将有助于提高降解效率，降低环境风险，并为土壤污染的治理提供有力的支持。
钟 亮，王 淼，李建龙，等．“源汇理论”在土壤重金属污染监测中的应用现状、问题与展望［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（１３）：３４－４０．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．１３．００５“源汇理论”在土壤重金属污染监测中的应用现状、问题与展望钟 亮１，王 淼１，李建龙１，３，赵海霞２，苏安稢１，３，龙诗颖１（１．南京大学生命科学学院生态学系，江苏南京２１００２３；２．中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏南京２１０００８；３．ＢｉｏｌｏｇｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ／ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷｉｌｌｉａｍ＆Ｍａｒｙ，ＷｉｌｌｉａｍｓｂｕｒｇＶｉｒｇｉｎｉａ２３１８５） 摘要：随着工业化和城市化的发展，土壤重金属污染问题日益突出，通过对土壤重金属污染状况监测以及污染来源解析，制定适宜的污染防治措施将有助于食品安全和人类健康。
通过引入“源汇理论”，在系统梳理国内外相关研究成果的基础上，阐明“源汇理论”的定义、原理、特点及其在土壤重金属污染中的应用意义，并从污染区域监测、污染来源解析、污染源汇关系３个方面总结研究进展。
结果表明，“源汇理论”在应用于土壤重金属污染的监测和分析过程中存在信息提取难、精度不高、难以准确验证、未能实现动态分析、未能形成体系等问题。
随着“源汇理论”的不断丰富，在其指导下，未来土壤重金属污染研究应围绕“从传统机器学习走向深度学习，点－线－面结合监测验证框架，天－空－地一体化监测网络和验证体系，从‘３Ｓ’上升到‘５Ｓ’技术集成，监测、评估、溯源、预警与防治相结合”等方向发展，以期为构建大面积土壤重金属污染智慧动态监测与风险预警决策系统奠定基础。
关键词：源汇理论；土壤污染监测；天空地一体化动态监测；应用效果；“５Ｓ”技术 中图分类号：Ｘ５３；Ｓ１８１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）１３－００３４－０７收稿日期：２０２２－１０－１２基金项目：国家重点研发计划（编号：２０１８ＹＦＤ０８００２０１）。
几种常用受体模型在土壤多环芳烃源解析中的应用孙健袁段永红（山西农业大学资源环境学院，山西太谷030801）摘要:受体模型是常用的污染物源解析方法，现已广泛应用于土壤中多环芳烃（PAHs ）的源解析工作，包括特征比值法、特征化合物法、化学质量平衡法、主成分分析-多元线性回归和正定矩阵因子分析法等。
通过列举实例说明几种常用受体模型在土壤PAHs 源解析中的应用原理及注意事项，并总结不同源解析方法的优势和局限，希望可以为我国不同类型土壤多环芳烃污染来源的解析工作提供有益的借鉴和参考。
关键词:土壤；多环芳烃；受体模型；源解析中图分类号:X833文献标识码:A文章编号:1002-2481（2018）05-0856-06Application of Several Receptor Model on Source Apportionmentof Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in SoilSUN Jian ，DUAN Yonghong（College of Resources and Environment ，Shanxi Agricultural University ，Taigu 030801，China ）Abstract ：The receptor model is a kind of source appointment method of pollutant,including diagnostic ratios,characteristic compound method,chemical mass balance,principal component analysis-multiple linear regression and positive matrix factor analysis,et al,which is widely used in source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs ）in soil.By enumerating examples,the application principle of PAHs source appointment in soil and points for attention were illustrated,and the advantages and limitations of various receptor models were summarized,hoping to provide useful references for sources appointment of polycyclic aromatic hydrocarbons in different types of soils in China.Key words ：soil;PAHs;receptor model;source appointment收稿日期:2018-02-25基金项目:国家自然科学基金项目（41271507）作者简介:孙健（1991-），男，山东烟台人，在读硕士，研究方向：土壤与环境。
段永红为通信作者。
多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbon ，PAHs ）是一类广泛存在于环境介质中的持久性有机污染物，部分具有致癌性[1]，1976年，美国环保局（US EPA ）将16种PAHs 列入优先控制有机污染物名单，分别是萘（NAP ）、苊（ACE ）、荧蒽（FLA ）、苊烯（ACY ）、芴（FLO ）、芘（PYR ）、菲（PHE ）、蒽（ANT ）、苯并（a ）蒽（Baa ）、苣（CHR ）、苯并（b ）荧蒽（BbF ）、苯并（a ）芘（BaP ）、苯并（k ）荧蒽（BkF ）、茚并（1，2，3-cd ）芘（IcdP ）、二苯并（a ，h ）蒽（DahA ）、苯并（ghi ）北芘（BghiP ）[2]。
环境中的PAHs 可通过大气干湿沉降、化学品施用及意外渗漏等方式直接进入土壤。
PAHs 一旦进入土壤，因其强亲脂性，会吸附在土壤有机质中造成土壤污染，并通过呼吸摄入、食物链传递等多种途径对人类健康产生威胁[3-4]。
近年来，国内外对土壤中PAHs 污染的研究逐渐增多，调查区域类型包括工业用地、农用地、城市用地等[5-7]。
在PAHs 含量及分布特征分析基础上，开展PAHs 的源识别并通过建立模型或多元统计分析，定量解析出各污染源的贡献率，可为控制土壤PAHs 污染、保障土壤环境健康提供理论依据。
本研究针对土壤中PAHs 源解析工作的技术需求，以受体模型为核心，通过列举实例说明几种常用受体模型在土壤PAHs 源解析中的应用原理及注意事项，并总结不同源解析方法的优势和局限，旨在为我国不同类型土壤PAHs 污染来源的解析工作提供借鉴和参考。
1源解析方法概述环境污染物的源解析是污染控制和治理的基础性工作，确定污染物来源可为开展环境污染防治提供指导方向。
源解析技术最初以大气颗粒物来源为研究对象，美国和日本等国家在20世纪70年代山西农业科学2018，46（5）：856-861856··孙健等：几种常用受体模型在土壤多环芳烃源解析中的应用表1多环芳烃的特征比值和来源类型[26]多环芳烃ANT/（ANT+PHE）FLA/（FLA+PYR）BaA/（BaA+CHR）IcdP/（IcdP+BghiP）BbF/BkFBaP/BghiP 比值范围＜0.1＞0.1＜0.40.4～0.5＞0.50.2～0.35＞0.35＜0.2＜0.20.2～0.5＞0.52.5～2.9＜0.6＞0.6来源类型石油源燃烧源石油源化石燃料煤/生物质燃烧煤燃烧交通源/燃烧源石油源石油源交通源煤/生物质燃烧制铝非交通源交通源研发了以因子分析（FA）和化学质量平衡（CMB）为主的各类受体模型源解析技术，随后在欧洲，采用受体模型解析大气颗粒物来源的相关研究也有了快速的发展[8]。
源解析是一项复杂的工作，不同方法具有其各自的适用性以及局限性[9]。
在对环境介质中污染来源进行解析时，首先需要利用污染物中一些特定组分的比例特征判断其来源类型，定性地对污染物来源进行源识别，然后通过对样品数据及污染源特征图谱进行综合统计分析，定量计算各污染源贡献率[10]。
通过借鉴大气颗粒物研究经验，可将环境介质中污染物的源解析方法分为排放源清单法[11]、扩散模型法[12-13]和受体模型法[14-15]。
排放源清单法不但需要估计排放量，同时还要考虑环境污染状况与排放源之间的复杂关系，已渐渐无法满足人类对于环境污染物源解析技术的要求。
同样，扩散模型法需收集详细的污染源排放资料和气象资料，当面临较大范围或无组织排放源问题时，这些参数的获得及其规律性的把握具有较高难度，使扩散模型的实际应用较为困难[16]。
受体模型法是将环境介质中可指示源的化学示踪物信息与数学统计方法结合而发展起来的方法。
受体模型对排放源信息依赖较小，不追踪污染物在环境介质中的迁移过程，常用于环境介质中痕量有机污染物的源解析工作。
近年来，受体模型在土壤中PAHs源解析方面得到广泛应用[17-19]。
2受体模型在土壤中PAHs源解析的应用受体模型在土壤中PAHs源解析中的应用可分为定性解析方法和定量解析方法。
定性解析方法包括特征比值法[20]、特征化合物法[21]等，此类方法发展较早且应用成熟，但由于影响因素较多，无法区分具体污染源类型以及相应的贡献率，所得结果可靠性差，常与定量解析方法结合使用。
定量解析方法的结果相对准确，但在应用过程中需要大量数据，且计算复杂。
常用的方法有化学质量平衡法（CMB）[22]、主成分分析-多元线性回归（PCA/MLR）和正定矩阵因子分析法（PMF）[23]等多元统计方法。
2.1特征比值法特征比值法是多环芳烃源解析的常用方法。
由于多环芳烃特征化合物的比值在不同的源排放中存在明显差异，因此，可以采用互为同分异构体的几对多环芳烃的浓度比值来判断PAHs的主要来源。
常被用来进行源解析的几对同分异构体包括：蒽/（蒽＋菲）、荧蒽/（荧蒽＋芘）、苯并（a）芘/（苯并（a）芘＋苣）、茚并（1，2，3-cd）芘/（茚并（1，2，3-cd）芘＋苯并（ghi）苝）[24]、苯并（b）荧蒽/苯并（k）荧蒽、苯并（a）芘/苯并（ghi）苝[25]。
表1列出了常用的特征比值及其表征的源类型。
董捷等[7]在对北方某钢铁厂表土中PAHs污染特征进行研究时，采用特征比值法对土壤中PAHs 来源进行解析，发现钢铁厂表层土壤样品中ANT/（ANT＋PHE）在0.11～0.67，FLA/（FLA＋PYR）在0.51～0.57，BaA/（BaA＋CHR）在0.39～0.85，说明其PAHs来源于煤和生物质燃烧。
CAI等[27]在研究长江流域表土中PAHs空间分布及风险评价时，应用特征比值法进行表土中PAHs来源调查，发现FLA/（FLA＋PYR）在0.32～0.7，平均为0.5，IcdP/（IcdP＋BghiP）在0.32～0.61，平均为0.52，表明表土中PAHs来源于煤/生物质燃烧和交通污染源等复合污染源。
由于多环芳烃在环境介质中代谢速度的差异，即使是同一对同分异构体，其稳定性和适用性也各不相同。
有研究表明，大气中代谢速度BaA比CHR 要高出数十倍[28]。
而FLA/PYR（空气中半衰期分别为44，46h）和IcdP/BghiP（空气中半衰期分别为182，169h）被认为是较为稳定且应用广泛的特征比值[28]。
但是即使是分子量相同的多环芳烃，在理化性质和环境行为上也存在一定差异，在由排放源扩散到环境介质的过程中，其比值会发生一定变化，从而影响源解析的准确性，其在大气中变化最小，在土壤中可能会发生较大的变化。
ZHANG等[29]利用多介质逸度模型定量分析了天津地区不同环境介质中多环芳烃特征化合物的比值变化，并对其进行校正。
857··山西农业科学2018年第46卷第5期2.2特征化合物法一些污染源会产生独特的PAHs化合物，以这些特征化合物作为标志物，判定相应污染源的方法就是特征化合物法。
研究表明[30-31]，石油泄漏主要产生2环PAHs污染；煤燃烧主要产生3环和4环PAHs；汽油燃烧主要产生5环PAHs；柴油燃烧主要产生6环PAHs。
DUAN等[18]在对山西典型产煤区附近农业土壤中PAHs污染特征研究时，结合排放源清单，通过对样品中高环和低环PAHs所占比例分析，初步判断该研究区PAHs来源于燃料燃烧和交通污染。
