大型焦炭基地周边土壤多环芳烃污染特征和健康危害

With a large number of coke ovens operating in the region, Shenxi was heavily contaminated by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Unfortunately, not much works on PAH contamination and health effects have been done in this area. In this study, the contamination and health implication of agricutlrual soils in the sounding areas of a large coking industry in Jiexiu will be investigated. Surface soils,other environmental media in typical areas, together with crops and vegetables will be sampled and measured for PAHs. A series of simulation methods including statistical and spatial analysis, short-term air transport model, multimedia and multy-pathway exposure models will be applied to address the abundances, spatial distribution, soil-crop relationship of PAHs, source-receptor relationship, factors affecting geographical distribution pattern of PAHs in soil, as well as the accumulation of PAHs in edible parts of the agricultural products. A better understanding of the sources, fate, and helath impacts of the PAHs from the coking industry is expected, which can be used for developing control stragegy and mitigation technology.

山西是全球最大的焦炭产地，焦化基地周边土壤多环芳烃污染十分严重，但目前我国对其研究较少且缺乏系统性。本研究将以山西介休义安大型焦炭生产基地为对象区域，通过测定其大量大致呈网格状均匀分布的表土样点、部分典型地段其他环境介质、作物和蔬菜及典型污染排放源样品中16种USEPA优控多环芳烃的含量，综合运用统计分析、GIS空间分析、ISCLT3模型、多介质模型和暴露风险分析等方法，分析焦化基地在以土壤为核心的多介质中多环芳烃的污染水平、统计分布和谱特征及相互关系；研究其排放、迁移、分布和累积等区域环境过程及源汇关系；探讨土壤、大气和降尘中多环芳烃污染的影响范围、空间分布格局及其相互联系、影响因素及与作物蔬菜可食部分含量的相关性；阐明区域土壤中多环芳烃的主要来源及其贡献率；从理论上揭示多环芳烃炼焦工业排放与土壤污染和人群暴露风险之间的定量关系；为焦化区域土壤多环芳烃污染防治与可持续发展提供科学依据。

本研究以山西介休义安大型焦炭生产基地为对象区域，通过采集和测定其大致呈网格状均匀分布的大量表土样品、典型位置作物样品、蔬菜样品、降尘、大气及其颗粒物样品中包含16种USEPA优控多环芳烃(PAHs)在内的21种PAHs的含量，综合运用统计分析、GIS空间分析、ISCLT3模型、多介质模型和暴露风险分析等方法，分析焦化基地在以土壤为核心的多介质中多环芳烃的污染水平、统计分布和谱特征及相互关系。. 研究结果表明，该焦化基地达到污染和重污染的土壤样点占一半以上；降尘中的PAHs含量远高于土壤，大气降尘的沉降通量在观察年份呈现出沙尘期明显高于夏秋季和取暖期的特点，取暖期降尘中16种PAHs的含量明显高于沙尘期和夏秋季；大气和大气颗粒物中的PAHs含量也很高；作物果实和蔬菜也在一定程度上也受到轻微污染；不同介质中PAHs的谱特征存在一定差异，也表现出一定的观联性。研究区域土壤中的PAHs主要源于炼焦燃煤排放，此外，交通燃油和秸秆焚烧也占一定的比例，表现出一种复合污染的特征。. 研究区域表土及多介质环境中16种US EPA优控PAHs总含量呈现出在污染源盛行风向的下风方向上，距离污染源愈近含量愈高的特点；空间上表现为西南高、东北低的总体特征；研究区西北部和东南部污染相对较轻。这种空间分布格局主要是由污染源的空间分布和盛行风向造成的。多介质模拟的结果表明，16种多环芳烃总量而言，研究区土壤是多环芳烃的主要环境归宿，当地化石燃料燃烧排放是该地区环境中16种多环芳烃的主要来源，各环境相中的降解是其消失的主要途径，在系统内部，跨界面迁移中最为重要的是气地交换。. 本研究增加了对焦化基地PAHs污染来源、污染程度及危害的认识，将会为未来从事污染防治和控制的科学家和政府部门的政策制定者提供有价值的信息。