南极菲尔德斯半岛表层土壤中多环芳烃分布特征、源解析及风险评价（一）

 引言

多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons，南极PAHs)是半岛表层布特一类广泛分布在环境中的毒性污染物，主要来自于人类活动和能源利用过程的土壤烃分不完全燃烧，环境中的中多征源PAHs具有半挥发性、难降解性及“三致效应”(致癌、环芳致畸、解析及风致基因突变)等危害，险评受到社会的南极广泛关注。早在20世纪80年代，半岛表层布特美国环境保护局(USEPA)把16种PAHs列为优先控制的土壤烃分污染物。极地PAHs污染具有外源性的中多征源特点，南极本地没有大量排放有机污染物的环芳来源，由于“全球蒸馏”效应，解析及风极地有机污染物一定程度上受到大气输送的险评影响。土壤是南极PAHs在全球迁移的纽带，其中环境中大部分的PAHs残留在土壤中。随着对极区科考的增加、旅游业的发展、以及海上运输活动的增加，给脆弱的极区生态环境造成了一定的威胁。因此极区土壤介质中有机污染物的赋存水平受到国际环境学家的广泛关注。

菲尔德斯半岛位于南极乔治王岛的西南部，是岛上最大的没有被冰雪覆盖的区域。由于南极是全球环境变化的重要组成部分，且受到人类活动的影响较少，于是成为全球污染、大洋环流及辐射背景值等科学研究的理想区域。早期有研究表明，科学家们从南极的企鹅及雪燕等生物体中检测到了持久性有机污染物(POPs)的存在。21世纪以来，在南极地区积雪、沉积物和生物体中陆续检测出PAHs，对南极生态环境安全造成一定的威胁。为了考察近年来南极菲尔德斯半岛地区土壤中PAHs的污染状况，本研究通过调查南极菲尔德斯半岛20个站点中表层土壤样品中的16种PAHs，分析了该区域表层土壤中PAHs的分布特征及其来源，并进行了生态风险评价，以期提供最新的南极调查数据，并为该区域及南极地区污染控制和生态环境防治等提供科学依据。

1研究方法

1.1样品采集

样品于第35次南极科考期间采集。样品站位点信息见表1，站位图见图1，采样点基本涵盖了机场、企鹅岛及长城站等科考站人类活动较频繁区域的表层土壤样品和人类活动相对较少的其他区域。样品为0～10cm的表层土壤，每个采样点均采集了2个及以上同类样品，合并为一个样品，铝箔纸包好后放入密封样品袋中，-20°C冷冻保存带回实验室。将样品冷冻干燥24小时后研磨过100目筛处理，待分析。

1.2仪器与试剂

使用仪器有GC7890A-MS5975C(美国安捷伦公司)气相色谱-质谱联用仪，冷冻干燥仪(德国MarinChrist公司)，超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司)，旋转蒸发仪(西安泰康生物科技有限公司)和氮吹仪(北京同泰联科技有限公司)。试剂有正己烷(色谱纯、德国默克MERC公司)、二氯甲烷(色谱纯、德国默克MERC公司)，无水硫酸钠(分析纯、天津科密欧公司)，硅胶(青岛海洋化工厂)，中性氧化铝(国药集团化学试剂有限公司)，铜粉(国药集团化学试剂有限公司)。混合标准品包括16种PAHs:萘(Nap)、二氢苊(Ace)、苊(Acy)、芴(Fle)、菲(Phe)、蒽(Ant)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、屈(Chr)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、茚苯[1，2，3-cd]芘(InP)、二苯并[a，h]蒽(DbA)、苯并[g，h，i]芘(BghiP)。

1.3样品前处理

准确称取5.0g经100目筛分、混合均匀的样品于60mL梨形锥形瓶中，向锥形瓶中加入20mL正己烷和二氯甲烷(1∶1)溶液，同时加入1.0g铜粉。采用超声萃取法提取20min后静置20min，提取上清液并转移到60mL圆底烧瓶中。重复提取2次，合并上清液。使用旋转蒸发仪在40°C下将提取液浓缩至2～4mL。按顺序从下到上依次用硅胶、中性氧化铝与无水硫酸钠按质量比为2∶1∶1制成的层析柱纯化浓缩液，用20mL正己烷与二氯甲烷(7∶3)混合溶液连续洗脱层析柱，洗脱液旋转蒸发至2mL，最后用流速为30～50mL·min-1的氮气将洗脱液吹扫定容至1mL。

1.4仪器分析

分析方法参照文献，利用GC-MS(Agilent7890AGC/5975CMSD)气相色谱-质谱联用仪使用外标法对PAHs含量进行定量分析。气相色谱条件:进样口温度为280°C，进样量为1μL，载气为高纯H₂，保持流量为1.0mL·min^-1，不分流进样。石英毛细管柱型号:AgilentHP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)。升温程序:初温80°C，以4°C·min^-1的速率升温到150°C，然后以15°C·min^-1的速率升温到280°C，并最终保持12min。质谱条件:EI源电离，传输线温度280°C，四极杆温度150°C，离子源温度230°C，离子扫描为SIM模式。

1.5质量控制

根据USEPA认证的QA/QC控制要求。土壤样品分析过程设有分析方法空白、空白加标、样品和加标平行。空白样品中未检出目标物污染物PAHs，加标回收率为71%～115%，每组平行样品的相对标准偏差均小于15%，16种PAHs的检出限为0.01～0.15ng·g-1。满足实验要求。

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