土壤环境中多环芳烃研究的回顾与展望——基于Web of Science大数据的文献计量分析

为深入了解土壤环境中多环芳烃研究的全球状况和前沿动态,客观反映相关国家、机构和个人在该领域的科学能力和影响,采用ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库,对1900—2014年间该库收录的土壤环境中多环芳烃研究领域的相关文献进行了计量分析。结果表明,该领域全球发文量总体呈持续快速上升趋势,美国的发文量、总被引频次和H指数均居榜首,中国的发文量和总被引频次居次席,但篇均被引频次明显偏低;中国科学院和英国兰卡斯特大学的发文量和H指数居研究机构的前两位,篇均被引频次排名最高的研究机构是美国马萨诸塞大学;英国兰卡斯特大学的Jones K C等两位学者发文量和H指数最高,北达克科特大学Hawthorne S B的篇均被引频次最高,国内学者中北京大学的陶澍和浙江大学的朱利中最有影响力;该领域的主要期刊有Environmental Science&Technology、Chemosphere和Environmental Pollution等;该领域的研究热点多集中于土壤环境中多环芳烃的降解及生物修复、多环芳烃在各介质中的溶解与吸附、以及多环芳烃的源解析等方向,"中国"相关研究在近5年中占重要地位。

钢铁工业区下风向土壤中多环芳烃污染特征及源解析

为了解钢铁工业区对土壤环境的影响以及土壤的污染状况,采集上海典型钢铁工业区下风向的14个表层土壤样品,应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测了样品中16种优控PAHs(多环芳烃)的含量水平,分析了钢铁工业区下风向土壤中PAHs的组成分布特征,并利用比值法和主成分分析法对土壤中的PAHs进行溯源.结果表明,钢铁工业区下风向土壤中∑_(16)PAHs(16种优控PAHs的含量)范围为167.0~2 355.0μg/kg,∑_7PAHs(7种具有致癌作用的PAHs的含量)在∑_(16)PAHs中平均比例为50.4%,近距离样区(<1 km)表层土壤中∑_(16)PAHs平均值最高,为1 057.7μg/kg,远距离样区(5~10 km)污染相对较轻,平均值为381.4μg/kg;宝3、宝6和宝9采样点于钢铁工业区烧结工艺的下风向,导致宝3采样点∑_(16)PAHs最高,为2 355.0μg/kg,宝3、宝6和宝9采样点土壤中PAHs含量依次降低;表层(0~20 cm)土壤中PAHs单体含量最高的为荧蒽,致癌性最强的苯并[a]芘含量范围为10.0~194.0μg/kg,环数组成以4环为主,平均比例为46.3%,其次是5~6环,二者平均比例为39.9%,随着距离工业区越远,4环的组成比例越高,5~6环比例降低;比值法和主成分分析法结果显示土壤中PAHs主要来源于石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放.研究显示,钢铁工业对多环芳烃贡献较大,下风向土壤中总多环芳烃的含量和高环多环芳烃比例都呈现明显的随距离递减特征,石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放是其多环芳烃的最主要来源.

2015年上海崇明岛PM2.5和 PM10浓度变化特征及气象因素影响分析

通过对2015年1-12月上海崇明岛崇南地区颗粒物(PM2.5、PM10)浓度的连续监测,研究了PM2.5、PM10在不同季节的动态变化特征及与其他因子(SO2、NO2、O3)的相关性,分析了风向风速和降雨对颗粒物浓度的影响。结果表明:崇明岛PM2.5和PM10浓度的季节变化明显,呈现冬季的>春季的>秋季的>夏季的的特征,冬季PM2.5和PM10小时浓度均值分别为0.058mg/m^3和0.085mg/m^3,夏季PM2.5和PM10均值分别为0.034mg/m^3和0.054mg/m^3。PM2.5和PM10浓度分别与SO2浓度和NO2浓度显著正相关,与O3显著负相关。全年来看,在西南风向时PM2.5和PM10浓度较高,这主要受该方向上游吴淞工业区、宝钢、石洞口电厂、罗店工业区等工业排放影响;从高浓度颗粒物(PM2.5质量浓度≥0.115mg/m^3)来向看,北和西北风向时出现高浓度颗粒物的频率最高,这主要是受到我国北方采暖季大气颗粒物输送过程对崇明岛区域的脉冲式污染影响所致;PM2.5、PM10实时浓度与相应的风速呈显著负相关。降雨量大于5mm或持续3h及以上的连续降雨对大气颗粒物起到显著的湿清除作用,降雨后PM2.5和PM10质量浓度分别降低了68.0%和66.9%,降雨时和雨后PM2.5浓度为0.025~0.033mg/m^3,均低于我国环境空气PM2.5的一级浓度限值。

溢油污染滩涂水体中多环芳烃组成分布及风险

对溢油污染滩涂集中掩埋区域周边水环境进行涨落潮混合采样分析,采用气相色谱质谱联用法检测了16种优控PAHs,分析了其组成分布动态特征,并评价其生态风险。结果表明:∑PAHs浓度范围为ND^148.00 ng/L,平均浓度为50.97 ng/L,远低于我国《生活饮用水卫生国家标准》(GB 5749-2006)规定PAHs总量(2.0μg/L)。集中掩埋应急处置后,滩涂周边水体中PAHs的浓度持续下降,直至12个月后对掩埋污染沉积物二次处置时,水环境中PAHs浓度受扰动影响大幅升高。水环境多环芳烃中共检出萘、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘等7种单体,其中菲的含量最高,检出率也最高为52%,是水环境中多环芳烃的典型特征单体,与∑PAHs呈显著正相关关系(R2=0.913)。应急处置刚完成时,水环境中检出PAHs以二环(56.6%)和三环(38.2%)为主,但因二环PAHs较易挥发降解,随着时间推移,水环境中检出PAHs以三环(61.2%~65.5%)和四环(34.5%~38.8%)为主,且较难降解的四环PAHs比例越来越高。采用风险系数法计算7种PAHs的风险商值,商值范围为ND^3.80×10^(-4),均远小于风险界值1,PAHs对水生生态系统的风险较低。

基于Web of Science大数据的土壤环境中多环芳烃研究文献计量分析

为深入了解土壤环境中多环芳烃研究的全球状况和前沿动态,客观反映相关国家和机构在该领域的科学能力和影响,采用ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库,对1990-2014年间该库收录的土壤环境中多环芳烃研究领域的相关文献进行了计量分析。结果表明,该领域发文量呈快速持续上升趋势;美国发文量居榜首,中国及其研究机构近年来发文量飞速增长,但整体篇均被引频次明显偏低;该领域的主要期刊有Chemosphere、Environmental Science＆Technology、Environmental Pollution等;未来该领域的研究热点依然集中于土壤环境中多环芳烃的降解及生物修复。

基于Kriging法低渗透地层地下水污染范围预测方法研究

由于克里金法(Kriging法)具有不确定性,特别是非均质低渗透地层条件下,难以精准调查和刻画地下水污染情况。为探究提高地下水污染范围刻画准确性的方法,节省施工成本,以上海市某地下水污染场地为研究对象,分析40 m×40 m和20 m×20 m两种网格密度对Kriging法模拟地下水污染范围和修复工程造价的影响,同时通过地层分析结合基坑探槽的方式判断了地下水污染范围,并对污染范围进行了对比分析。结果表明,与40 m×40 m网格密度相比,采样密度为20 m×20 m网格时,地下水污染方量插值结果降低57.0%,可节约的修复工程成本远大于增加的监测调查费用。结合地层分析、地块污染特性,采用探槽开挖的方式判断地下水总污染面积比Kriging法(20 m×20 m网格密度)减少了45.6%、地下水污染方量减少了97.7%。增加采样网格精度以及结合地块水文地质条件探槽开挖的方式有利于地下水修复范围的精细化刻画。

典型滨岸草地生态系统碳稳定同位素组成及分布特征

通过测定上海市青浦区东风港百慕大、白花三叶草、高羊茅和白茅等4种典型滨岸草本植物各组织以及不同垂直深度土壤有机质δ^(13)C值,对滨岸草地生态系统的植物-土壤碳稳定同位素特征进行了分析.结果表明:白花三叶草、高羊茅属于C3植物,百慕大、白茅属于C4植物,其茎叶、凋落物和根系各组织间δ^(13)C值无显著差异.C3和C4植物样带表层土壤有机质δ^(13)C值随着土壤深度递增而呈现截然不同的变化特征,这与样带本底δ^(13)C值以及碳稳定同位素分馏效应有关,同时还受植物根系分布深度的影响.植物输入是土壤有机碳(SOC)的最主要来源,植物有机体δ^(13)C组成对土壤有机质δ^(13)C值有直接影响,植物各组分δ^(13)C值与土壤有机质δ^(13)C值均存在极显著相关.4种草本植物样带SOC含量与δ^(13)C值均呈极显著相关,其中,C3植物样带SOC含量与δ^(13)C值呈线性负相关,C4植物样带SOC含量与δ^(13)C值呈线性正相关.

大型石化企业邻近区域大气沉降中多环芳烃赋存特征及源解析

为探讨石化企业对周边环境影响,以大型石化企业邻近工业区和居民区大气沉降多环芳烃为研究对象,连续采集2017年3月~2018年2月期间共计12个月的大气沉降样品,分析了大气沉降中多环芳烃沉降通量及组成特征,并采用正定矩阵因子法对多环芳烃来源进行解析.结果表明,邻近区域15种多环芳烃沉降通量范围为549~18845 ng·(m^(2)·d)^(-1),平均值为2712 ng·(m^(2)·d)^(-1),其中工业区全年沉降通量是居民区的1.36倍.冬春季节多环芳烃沉降通量高于夏秋季节,1月工业区沉降通量最高,10月居民区最低.菲(Phe)、苯并[b]荧蒽(BbF)和荧蒽(Fla)是研究区域大气沉降中的优势单体;夏秋季节两个区域单体差异明显,居民区中苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)和苯并[ghi]苝(BghiP)等单体沉降通量高于工业区,5,6环多环芳烃占比较高,表明交通源对居民区有较大贡献;工业区3环占比较高,指示石油挥发源.源解析表明,交通源、石油源和燃煤源是研究区域大气沉降中多环芳烃的主要来源,冬春季节3种来源对工业区和居民区多环芳烃的贡献率分别为45.7%、18.4%、35.9%和46.3%、21.4%、32.3%;夏秋季节交通源对居民区的贡献高达65.2%,石油源对工业区的占比增加到35.5%,由于高空排放及有利扩散条件影响,燃煤源贡献率明显降低.