燃煤电厂周边冬小麦多环芳烃吸收积累特征及其膳食暴露风险评价

摘要

随着经济社会的高速发展，煤炭稳居我国能源消费的主导地位，燃煤排放的多环芳烃（PAHs）对大气和土壤的污染也日趋加重。这势必会对燃煤影响区域农业生产造成不良影响。然而，截止目前我国受燃煤影响区域土壤和冬小麦体内PAHs的污染状况及冬小麦籽粒膳食暴露风险尚不清楚。本研究在冬小麦成熟期分别于陕西和河南省部分燃煤电厂周边农田采集冬小麦根际土壤样品和植物样品。调查根际土壤和冬小麦体内PAHs的积累水平及分布特征，利用体外试管消化法研究冬小麦籽粒中 PAHs的生物有效性，并通过ILCR模型评价燃煤区冬小麦籽粒PAHs对暴露人群的健康风险。 研究结果表明，燃煤电厂周边冬小麦根际土壤中15种US EPA优先控制的PAHs（3-6环）平均浓度在486–1,117 μg kg-1之间，这表明燃煤电厂周边农田土壤中PAHs污染较严重。基于PAHs特征化合物比值法和主成分分析法（PCA）得到的PAHs源解析结果显示：四个采样区域农田土壤中PAHs的主要来源包括生物质、煤炭和石油燃烧及交通工具燃油排放。 冬小麦籽粒中15种PAHs浓度在69.58-557.0 μg kg-1之间，其中3环PAHs（ACE、ACY、FLO、PHE和ANT）占主导地位，约占总PAHs的70-81%。根系中PAHs浓度（287-432 μg kg-1）显著（p< 0.001）高于地上部器官（221-310 μg kg-1）。根系与根际土壤中各环PAHs浓度均呈显著（r = 0.68-0.96,p< 0.001）的正相关关系。从根系、茎杆到叶片和从颖壳到籽粒的PAHs浓度呈下降趋势。不同采样区域冬小麦地上部各器官中检测到的PAHs均以3环（ACE、ACY、FLO、PHE和ANT）为主，且3环PAHs所占比例高于根系（49.5-74.0%）和根际土壤（36.3-65.7%）所占比例。地上部器官中3-4环PAHs浓度与相应的根际土壤中3-4环PAHs的浓度呈显著的正相关(r = 0.32-0.64, p< 0.001)关系，6环PAHs则呈显著的负相关关系。地上部相邻器官之间3-6环PAHs浓度均呈显著的正相关（r = 0.75-1.00,p< 0.001）关系。这表明冬小麦地上部器官中3-4环PAHs主要来源于根系吸收，而6环PAHs则主要来源于叶面吸收。 肠道条件下冬小麦籽粒中3环PAHs（51.1-52.8%）、4-6环PAHs（19.8-27.6%）和总PAHs（40.9-48.0%）的生物有效性均显著（p< 0.001）高于胃部条件（37.4-38.6%、15.6-22.5%和30.7-35.5%）。基于冬小麦籽粒中总PAHs拟合的儿童、青少年、成年人和老年人群体的终生致癌风险值（ILCR）均高于基准值（ILCR > 10?6），基于生物有效性PAHs拟合的ILCR值虽有下降，但还是在基准值之上。这表明：膳食受燃煤影响区域冬小麦籽粒具有较高的健康风险。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.3 研究目的

1.4 研究内容

1.5 技术路线

第二章 燃煤电厂周边农田土壤PAHs污染水平及特征

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3结果分析

2.4 讨论

2.5 本章小结

第三章 燃煤电厂周边冬小麦体内PAHs水平及积累特征

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果分析

3.4 讨论

3.5 本章小结

第四章 燃煤电厂周边冬小麦籽粒PAHs健康风险评价

4.1 序言

4.2材料与方法

4.3 结果分析

4.4 讨论

4.5本章小结

第五章 结论及展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 研究展望

参考文献

致谢

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