2結果與討論

2.1土壤中16種PAHs的南极含量

菲爾德斯半島20個表層土壤樣品中16種PAHs含量分布見表2，∑₁₆PAHs含量如圖2所示。半岛表层布特其中InP在大部分站點樣品中未被檢測到，土壤烃分BaA、中多征源Chr、环芳BaP、解析及风DbA和BghiP在部分站點中未檢出，险评其餘10種PAHs在所有站點中均有檢出。南极PAHs濃度範圍為2.37～27.31ng·g^-1，半岛表层布特平均含量為9.82ng·g^-1。土壤烃分與馬新東等報道的中多征源菲爾德斯半島土壤介質中PAHs含量(68.9～374ng·g^-1)相比，濃度有所降低。环芳低於北極新奧爾鬆區域土壤中PAHs平均含量(191ng·g^-1)，解析及风更是险评低於王小萍等報道的珠穆朗瑪峰的PAHs濃度(168～595ng·g^-1)。其中，南极風暴灣的含量最低為2.37ng·g^-1，長城站的含量最高為27.31ng·g^-1。

總PAHs含量較高的站點是長城站、企鵝島、俄羅斯站和機場東，相比於其他站點，俄羅斯站、長城站和機場東這三個站點PAHs含量高的一個可能原因是研究站和機場附近人類活動比較頻繁，受到人類日常活動以及飛機燃料泄漏、尾氣排放產生一定汙染的影響。機場東、西兩個站點相距較近，但其濃度有一定差異，分析其原因可能為:機場東位於機場跑道的起點，機場西位於跑道終點，飛機飛行過程中的燃料泄漏及尾氣排等汙染對機場東的PAHs濃度影響較大;機場西靠近海岸，受人類活動影響較小，而機場東附近有建築物，人類活動較為頻繁，因此由人類活動所帶來的PAHs汙染問題在機場東更為突出。企鵝島PAHs含量較高的原因可能是由於土壤中含有企鵝的排泄物，有機質含量相對較高，PAHs化合物易於富集在有機質含量高的土壤中所致。

2.2PAHs的組成特征及源解析

由於環境中PAHs來源不同，PAHs在苯環數量及排列方式上有所不同，但是在PAHs遷移和沉降等環境過程中組分保持相對穩定。因此，PAHs的不同組分特征可以作為環境中PAHs來源的一個依據。依據16種PAHs的苯環個數差異，劃分為低環(2、3環)、中環(4環)和高環(5、6環)PAHs3類。低環PAHs主要來源於石油源，中環和高環PAHs主要來源於化石燃料及生物質的不完全燃燒。菲爾德斯半島表層土壤中PAHs組成比例如圖3所示。從圖3可以看出，研究的所有站點中，低環PAHs占比為40.44%～95.72%，中環PAHs占比為2.31%～42.46%，高環PAHs占比為0.61%～30.69%。所以，低環PAHs是此研究區域的主要PAHs。機場東、企鵝島站點的樣品中所檢測出的中環PAHs、高環PAHs占比與低環相當，推斷此采樣點表層土壤中PAHs來源為石油源和燃燒源的混合來源，這可能是機場東、企鵝島站點PAHs濃度較高的一個原因，而俄羅斯站和長城站以低環PAHs為主，其濃度較高的原因需進一步研究。其他站點的樣品中PAHs組成以低環為主，石油源可能為主要來源。有研究表明，低環PAHs具有更強的揮發性，更容易隨著大氣傳輸，所以，在一定程度上受到大氣傳輸的影響。

環境中PAHs來源可以根據不同PAHs的濃度比值進行初步判斷，本文根據測得的樣品濃度計算了四種特定的PAHs比值，即Ant/(Ant+Phe)、Fla/(Fla+Pyr)、Fla/Pyr和LMW/HMW(低環PAHs/中、高環PAHs)。有研究表明，當Ant/(Ant+Phe)小於0.1，說明存在石油源，Ant/(Ant+Phe)大於0.1說明燃燒源影響較大。Fla/(Fla+Pyr)小於0.4為石油源，Fla/(Fla+Pyr)大於0.5表示煤、木材等生物質燃燒，0.4～0.5之間代表石油燃燒。Fla/Pyr小於1、LMW/HMW大於1時，表明PAHs來源於石油，Fla/Pyr大於1、LMW/HMW小於1，表明來源於煤炭、生物質和石油燃燒。這些比值結果將有助於分析菲爾德斯半島土壤中PAHs的來源，菲爾德斯半島樣品濃度的四種比值結果見表3，比值對比圖如圖4所示。結果顯示，Ant/(Ant+Phe)小於0.1的站點占80%，Fla/Pyr小於1的站點占90%，所有站點的樣品LMW/HMW均大於1，初步推斷其PAHs主要來自石油源。長城站、機場東、烏拉圭站和風穀站點Fla/Pyr的值接近1，表明受到化石燃料等高溫燃燒的影響較大。Fla/(Fla+Pyr)的結果主要集中在0.4～0.5之間，可能來源是石油燃燒。綜上所述，通過比值法初步判定研究區域內PAHs主要來源於石油直接汙染及燃燒。

用同分異構體比值法判定多環芳烴來源通常會受到很多外界因素的幹擾，例如大氣沉降、PAHs的揮發性等，導致分析結果不夠準確，故采用主成分分析法(PCA)進一步解析PAHs的來源。對菲爾德斯半島土壤中16種PAHs的檢測結果表明，大多數樣品中沒有檢測到InP，該化合物不參與主成分分析，對其他15種PAHs進行PCA分析以確定其來源。根據特征根因子大於1，主成分分析矩陣見表4。從表4可以看出，菲爾德斯半島土壤中PAHs來源可提取出4個主成分，共解釋了方差變量的85.464%，其中成分1—4分別為34.523%、22.553%、16.201%和12.186%。在成分1中，低環PAHs占載荷較大，主要包括Nap、Acy、Fle和Ant。其中，Nap化學性質不穩定，易揮發，可能受到大氣遠距離傳輸的影響，也有研究指出Nap來源於石油泄漏，Acy和Ant主要來源於石油和相關產物在生產和運輸過程中的泄漏;Fle主要來源於焦炭源。故低環PAHs載荷較高的成分1以石油源為主，這與前文判斷相吻合。DbA和BghiP在成分2中載荷較大，兩者是汽油燃燒的代表物。成分3主要由BbF和BkF確定，故代表柴油燃燒源。最後成分4載荷較大的是BaA和Chr，BaA被認為是汽車尾氣代表物，而Chr則被認為是煤的燃燒。綜合分析可見菲爾德斯半島表層土壤中PAHs主要來源於石油和石油燃燒，一定程度上受到大氣遠距離傳輸的影響，與比值法判斷結果基本一致。

2.3PAHs的生態風險評價

為了評估菲爾德斯半島表層土壤中PAHs的潛在風險，將所測得的16種PAHs含量與荷蘭土壤16種PAHs標準值進行了比對，結果見表2。參照荷蘭土壤質量標準，16種PAHs均在標準值安全範圍內。雖然Acy、Ace、Fle、Pyr、BbF和DbA沒有規定最低安全值，而且這6種PAHs隻在部分站點中檢出且含量較低，但由於南極生態係統較為脆弱、生物多樣性較少，微量汙染元素的存在可能會對極端的南極環境產生一定的副作用和毒性，所以不能忽視南極環境潛在的生態風險。菲爾德斯半島土壤中16種PAHs含量與中國土壤環境質量第一標準限值進行比較(表2)，結果表明16種PAHs均處於第一標準限值內。Maliszewska-Kordybach[35]根據土壤中PAHs的汙染程度劃分了4個等級，∑PAHs含量小於200ng·g^-1，屬於無汙染;∑PAHs含量介於200～600ng·g^-1之間，屬於輕度汙染;∑PAHs含量介於600～1000ng·g^-1，屬於重度汙染;∑PAHs含量大於1000ng·g^-1，屬於重度汙染。從圖2可知，菲爾德斯半島∑₁₆PAHs含量小於200ng·g^-1，即無汙染狀態。綜合比較以上3種土壤質量標準結果表明，研究區域處於低生態風險水平，但是日益頻繁的科考、旅遊、海上運輸等人為活動在南極地區產生了一定的汙染，且PAHs在土壤中分解緩慢，具有長期滯留性，其潛在的環境毒性絕不能被忽視。

3結論

1.南極菲爾德斯半島表層土壤中16種PAHs均有檢出，∑₁₆PAHs含量範圍為2.37～27.31ng·g^-1，平均含量為9.82ng·g^-1。最高值出現在長城站樣品，俄羅斯站、長城站、機場東等有人類活動的站點相比其他站點PAHs含量較高。除企鵝島站點的樣品中所檢測出的中環PAHs、高環PAHs占比與低環相當外，其他站點的樣品均以低環PAHs為主。

2.利用PCA對菲爾德斯半島表層土壤中PAHs進行源解析，與比值法判斷結果基本一致，主要來源於石油源和石油燃燒源的混合源，且一定程度上受到大氣遠距離傳輸的影響。

3.綜合3種土壤質量標準結果表明，菲爾德斯半島地區處於低生態風險水平，但由於南極生態環境的特殊性，且不同程度地檢測出16種PAHs，潛在的生態風險仍不能被忽視。

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