上海市道路绿化带土壤多环芳烃污染特征与健康风险评价

陈平

(1.上海市园林科学规划研究院，上海 200232； 2.上海城市困难立地绿化工程技术研究中心，上海 200232)

多环芳烃(PAHs)是指2个及以上苯环以稠环相连形成的持久性有机污染物，具有致癌、致畸、致突变等毒性[1]。美国国家环境保护局(EPA)将16种PAHs列为优先控制污染物，分别为萘(NAP)、苊烯(ACY)、苊(ANA)、芴(FLU)、菲(PHE)、蒽(ANT)、荧蒽(FLT)、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)、二苯并[a,h]蒽(IPY)、苯并[g,h,i]苝(DBA)、茚并[1,2,3-cd]芘(BPE)[2]。国际癌症研究机构将16种PAHs中的7种(BaA、CHR、BbF、BkF、BaP、DBA和IPY)定为潜在的人类致癌物，我国也已将这7种PAHs列入环境监测黑名单。

随着社会的快速发展、人民生活水平的日益增长，居民对环境的要求也日益提高。2018年至今，我国陆续发布GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》和HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》等土壤风险管控标准，提供了土壤污染风险的筛选值、管制值，以及污染风险评价的导则，为我国的土壤环境质量安全提供了评判和参考依据。

本文以上海市城区道路绿化带土壤的PAHs为研究对象，参考最新的国家标准和国内外研究，对上海市的道路绿化带土壤进行人体健康风险评价，以期为城市道路的健康风险评估提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 土样采集

本研究选取上海市主城区(静安区、黄浦区、徐汇区、杨浦区、闵行区、长宁区、浦东新区)的42个道路绿化带作为研究对象，于2014年9月采集道路绿化带0～10 cm的表层土壤样品42份，除去石块、动植物残体等杂物，每份样品用四分法选取土样1 kg，自然风干后，过80目筛，-4 ℃低温保存。

1.2 试验方法

样品采用戴安Dionex ASE300快速溶剂萃取仪(美国戴安)提取16种PAHs。准确称取10 g硅藻土和1 g待测土壤样品，置于加速溶剂萃取仪的萃取池中，充分混匀后避光静置12 h。各试验处理重复3次。

选用Agilent 7890A/5975C GC-MS(气相色谱质谱联用仪，美国Agilent)检测PAHs。气相色谱柱选用DB-5m。程序升温条件如下：50 ℃，1 min；20 ℃·min-1升温至200 ℃，5 ℃·min-1升温至315 ℃，维持5 min。采用脉冲无分流进样，进样量为1 μL。质谱的四极杆温度为150 ℃，离子源温度为300 ℃，接口温度为300 ℃。采用全扫描模式和离子扫描模式。

选用方法空白、空白加标和样品平行样进行质量保证和质量控制。样品的回收率为75.7%～114.2%，样品平行样的相对标准差在15%以下。

1.3 健康风险评价

1.3.1 毒性当量法

各种PAHs单体的毒性各不相同，为了便于比较和评价土壤样品中各PAHs的致癌潜力，常采用毒性当量因子(TEF)来统一量化土壤PAHs的毒性，计算土壤中PAHs的毒性当量(TEQ)。通常以BaP为基准进行毒性换算，计算公式如下：

VTEQ=∑(Ci×VTEF-i)。

(1)

式(1)中：VTEQ表示TEQ的值，Ci是i物质的浓度，VTEF-i是i物质的BaP毒性当量因子[3]。

1.3.2 健康风险评价方法

终生癌症风险增量(ILCRs)模型被普遍应用于土壤PAHs的健康风险评估。它主要通过儿童和成人可能摄入PAHs的3种途径：误食(手和口的摄入)、呼吸吸入和皮肤接触进行风险评价[4]。

1.4 数据处理

采用Excel 2010、OriginPro 9.5和SPSS 22.0进行数据处理和绘图。

2 结果与分析

2.1 绿化带土壤中PAHs的浓度和组成

42个道路绿化带土壤中16种PAHs的浓度为227.85～16 461.75 μg·kg-1，平均为3 918.92 μg·kg-1。由图1可知：2～3环的低环PAHs所占比例较小，占总量的13.8%，其中PHE占比较高(7.8%)；代表中环PAHs的4环PAHs含量最多，占总量的48.5%，其中FLT占比较高(17.3%)，PYR的占比其次(13.9%)；5环和6环PAHs代表的高环PAHs含量较高，占总量的37.7%，其中5环PAHs占总量的26.6%， 6环PAHs占总量的11.0%。总的来看，低环PAHs含量较低，所占比例也较小，而中环和高环PAHs的比例较高。这可能是由于低环PAHs的苯环较少，结构较简单，性质不稳定，容易挥发和被降解，而中、高环PAHs结构稳定，一旦被土壤吸附后较难挥发和降解，容易在土壤中长期积累。

图1 绿化带土壤PAHs的浓度和比例

2.2 绿化带土壤的PAHs污染风险管控评价

参考GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》，道路绿化带属于建设用地中的第二类用地，该标准对NAP、BaA、CHR、BbF、BkF、BaP、DBA和IPY提供了筛选值和管制值。由表1可知，与之相对照，绿化带土壤中的PAHs含量均远低于筛选值和管制值，符合相应要求。

表1 绿化带土壤PAHs的污染风险管控评价结果 单位：μg·kg-1

2.3 绿化带土壤的PAHs毒性当量

表2可以看出，绿化带土壤中16种PAHs的总毒性当量为34.17～1 919.85 μg·kg-1，平均值为529.04 μg·kg-1，其中7种致癌性PAHs的BaP毒性当量为33.97～1 907.02 μg·kg-1，平均值为526.13 μg·kg-1。在16种PAHs的总毒性当量中，BaP的毒性当量贡献率最高，占64.66%，7种致癌PAHs的BaP毒性当量占比合计为99.45%，说明16种PAHs的致癌风险主要源于这7种PAHs。

表2 绿化带土壤中PAHs的毒性当量 单位：μg·kg-1

2.4 绿化带土壤中PAHs的健康风险评价

ILCRs模型中的许多参数受性别、年龄、人种、生活习惯等因素影响较大，结合实际情况，参考我国最新发布的HJ 25.3—2019、美国EPA的相关指导值和相关研究[4-6]，将误食、呼吸和皮肤的致癌斜率因子分别设为7.3、3.85、25 mg·kg-1·d-1。

美国EPA推荐的一般可接受致癌风险值为10-6，可接受的致癌风险值上限为10-4[7]。经测算(图2)，上海市道路绿化带儿童和成人的可接受致癌风险值分别为1.66×10-7～9.34×10-6和1.00×10-7～5.63×10-6，基本在可接受范围内。儿童在3种暴露方式中最主要的摄入途径为误食，其次为皮肤接触和呼吸吸入，比例分别为58.40%、41.60%和0.01%，而成人最主要的摄入途径为皮肤接触，其次为误食和呼吸吸入，比例分别为57.55%，42.45%和0.01%。由此可知，呼吸吸入的致癌风险值极低，最主要的风险途径为误食和皮肤接触。

图2 儿童和成人的健康风险评价

3 小结

针对上海市42个道路绿化带土壤样品的PAHs进行检测分析，其浓度范围为227.85～16 461.75 μg·kg-1，平均浓度为3 918.92 μg·kg-1，低环、中环和高环的PAHs分别占总量的13.8%、48.5%和37.7%。基于《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》的风险管控标准，道路绿化带的PAHs浓度低于建设用地中第二类用地的筛选值和管制值。16种PAHs的总毒性当量范围为34.17～1 919.85 μg·kg-1，平均值为529.04 μg·kg-1，其中7种致癌性PAHs占据了16种PAHs总毒性当量的99.45%。ILCRs模型的健康风险评价表明：道路绿化带的儿童和成人可接受致癌风险值分别为1.66×10-7～9.34×10-6和1.00×10-7～5.63×10-6，基本在可接受的范围内。儿童PAHs最主要的摄入途径为误食，成人最主要的摄入途径为皮肤接触。