全 文 ：第 49 卷 第 10 期
2 0 1 3 年 10 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 10
Oct．，2 0 1 3
doi: 10．11707 / j．1001-7488．20131004
收稿日期: 2012 － 08 － 27; 修回日期: 2013 － 08 － 15。
基金项目: 农业部现代农业产业技术体系专项经费(CARS-28) ; 科技部公益性行业(农业)科研专项经费(201303093)。
* 沈向为通讯作者。
公路旁苹果园土壤 PAHs污染状况*
黄翠香 张文会 夏燕飞 王 荣 董 彦 沈 向
(山东农业大学园艺科学与工程学院 泰安 271018)
摘 要: 选择山东栖霞等地 304 省道公路旁 3 处苹果园，采用 HPLC 法，分析 0 ～ 45 cm 土层的 ΣPAHs 含量。结
果表明: 汽车尾气使公路两旁 10 ～ 150 m 内果园的土壤受到不同程度的污染，表层土 ΣPAHs 含量最高，多在1 000
ng·g － 1左右，0 ～ 15，15 ～ 30 和 30 ～ 45 cm 3 层土壤 ΣPAHs 平均含量比例为 1. 63 ∶ 1. 35 ∶ 1;根据沉降情况将 11 种
PAHs 分为渐变型、远距型、波动型 3 种类型: 渐变型在 20 m 后随距离增加沉降量降低，包含菲、荧蒽和蒽，最大沉
降量分别为 343. 93，113. 06 和 18. 11 ng·g － 1，远距型随距离增加沉降量增加，包括芘、苯并［b］荧蒽、苯并［a］芘和
苯并［a，h］蒽，100 m 处最大沉降量分别为 85. 73，49. 75，30. 37 和 7. 95 ng·g － 1，波动型在 20 和 100 m 处出现 2 个沉
降高峰，包括苯并［k］荧蒽，茚苯［1，2，3-cd］芘，苯并［a］蒽和屈; 菲与荧蒽浓度位于风险评价中值，存在一定生态
风险。
关键词: 公路; 苹果园; 土壤; 多环芳烃; 尾气污染; 高效液相色谱; 风险评价
中图分类号: S661. 1; X53 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)10 － 0023 － 05
Pollution Status of PAHs in Orchard Soil of Road Side
Huang Cuixiang Zhang Wenhui Xia Yanfei Wang Rong Dong Yan Shen Xiang
(College of Horticultural Science and Engineering，Shandong Agricultural University Taian 271018)
Abstract: To investigate air pollution of the ΣPAHs released by the automobile exhaust we measured the ΣPAHs
content in 0 － 45 cm soil layers of the three apple orchards by the provincial highway S304 in Yantai Qixia by ASE-HPLC．
The results showed that automobile exhaust emissions leaded to PAHs pollution to different degrees in the orchard soil
within 10 － 150 m from both sides of the road． The topsoil had the highest PAHs content with more than 1 000 ng·g － 1 ．
The average ΣPAHs content ratio was 1. 63∶ 1. 35∶ 1 for 0 － 15，15 － 30 and 30 － 45 cm soil layers． The 11 kinds of PAHs
were classed into three types including the change gradually type，the distance spread type and the fluctuation type
according to the sink conditions． ΣPAHs of the change gradually type， including Phenanthrene，Fluoranthene and
Anthracene，reduced with the increasing distance after 20 m，and their maximum settlement amount reached to 343. 93
ng·g － 1，113. 06 ng·g － 1，and 18. 11 ng·g － 1 ． ΣPAHs of the distance spread type， including Pyrene，Benzo［b］
fluoranthene，Benzo［a］pyrene，Benzo［a，h］anthracene，increased with the increasing distance，and the maximum
settlement amount reached to 85. 73，49. 75，30. 37，and 7. 95 ng·g － 1 at 100 m from the road． The fluctuation type，
including Benzo［k］fluoranthene，Indeno ［1，2，3-cd］pyrene，Benzo［a］anthracene and Chrysene，had two settlement
peaks at the 20th meters and 100th meters． The ΣPAHs content of orchard covering with grass reduced by 48. 04%
compared with normal roadside apple orchards． Phenanthrene and Fluoranthene concentration were in risk assessment
values，and existed ecological risk．
Key words: road; apple orchard; soil; PAHs; exhaust pollution; HPLC; risk assessment
多环芳烃 ( polycyclic aromatic hydrocarbons，
PAHs)是石油、煤、烟草、木材、有机高分子化合物等
有机物经不完全燃烧或高温裂解产生的(Gan et al．，
2009)。含有 2 个或 2 个以上苯环的碳氢化合物是
世界上最早被认识的一类化学致癌物(蔡全英等，
2002)。美国环保部(USEPA) 列出的优先控制污染
物名单中包括 16 种多环芳烃，包括萘(2 环)、二氢
苊(2 环 )、苊 ( 2 环 )、芴 ( 2 环 )、菲 ( 3 环 )、蒽 ( 3
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环)、荧蒽(3 环)、芘(4 环)、屈(4 环)、苯并［a］蒽
(4 环)、苯并［b］荧蒽(4 环)、苯并［k］荧蒽(4 环)、
苯并［a］芘(4 环)、茚苯［1，2，3-cd］芘(6 环)、二苯
并［a，h］蒽(4 环)和苯并［g，h，i］苝(6 环)。PAHs
惰性较强、性质稳定，具有持久的致癌、致畸、致突变
效应(Harkov et al．，1984)。PAHs 水溶性差，辛醇分
配系数高，其分配到非水相中，吸附于颗粒物上，进
入土壤危害人类健康(彭华等，2009)。这样土壤就
成为环境中多环芳烃的储藏库和中转站，且承担了
90%以上多环芳烃的环境负荷(邹德勋，2007)。
自 20 世纪 80 年代起，国内陆续开展了有关土
壤中 PAHs 污染的研究，但与国外相比，相关研究尚
显不足，尤其是对公路旁土壤污染的研究未见报道。
Miguel 等(1998)在旧金山海湾地区 Caldecott 隧道
测定了气态和颗粒态 PAHs 浓度。结果表明载重柴
油机每行驶 1 km 约释放 35 ～ 430 g PAHs(Miguel et
al．，1998 )。 Simick 等 ( 1999 ) 调查证明大气中
18% ～ 20%的多环芳烃来自柴油排放。另有研究表
明，汽车在 30 min 内排放的 14 种 PAHs 总浓度为
41. 53 ～ 121. 1 g·m － 3，说明汽车尾气已经成为公路
旁土壤中 PAHs 污染的重要来源 (王静等，2001;
2003)。
公路旁种植的苹果(Malus pumila)等多年生果
树，生长期长，受污染程度较重，水果又是人们除粮
食、蔬菜外日常食用最多的食物，食品安全问题日益
突出。本研究测定山东省境内公路旁果园土壤中
PAHs 的含量，分析其污染特点和规律，这对评价区
域环境污染程度和保证苹果质量安全具有重要
意义。
1 研究区概况
研究区位于 S304 省道栖霞、牟平和文登段路旁
(120°52E，37°8N)。苹果为当地主栽果树品种，
果园年龄多为 15 年生以上，株行距为 2 m × 3 m，较
为郁闭，园内采用清耕模式，管理水平良好。研究区
降水较充沛，空气湿润，气候温和，土壤类型为棕壤。
304 省道使用年限长，车流量大，其中，重型车占
20%，中型货车、大货车和大客车占 50%，小轿车占
30%。采样点离城市较远，周围又无大型工业企
业，故果园中 PAHs 的污染主要受汽车尾气的影响。
2 研究方法
2. 1 土样采集
2011 年 6—7 月，选择 304 省道旁分别位于栖
霞、牟平和文登的 3 处苹果园(X1，X2，X3)，依次在
距公路 10，20，50，100 和 150 m 处采用多点混合法
采集土壤样品。PAHs 能在 0 ～ 100 cm 的土层范围
内有效移动和传输(陈静等，2004)，故每个地点采
集 0 ～ 15，15 ～ 30 和 30 ～ 45 cm 3 层土样，装入棕色
玻璃瓶带回实验室并在室温条件下风干，研磨过 60
目筛，待测。
2. 2 样品处理
2011 年 12 月 1—7 日，于戴安中国有限公司上
海应用中心，用加速溶剂提取仪(戴安，ASE-350)提
取样品。16 种美国环保署局(USEPA)优控多环芳
烃标样采购自 O2si Smart Soultions 公司。
采用四分法取 10 g 土壤，与硅藻土混合均匀后
倒入事先垫好纤维素膜的萃取池(34 mL，SST)中，
进行 ASE 萃取。以 1∶ 1丙酮 －二氯甲烷混合溶剂静
态萃取 5 min，萃取温度为 100 ℃，循环 2 次，最后用
高纯氮吹扫收集残余萃取液。于旋转蒸发仪上将萃
取液浓缩至近干，用 2 mL 乙腈复溶，过 0. 45 μm 滤
膜，然后通过 HPLC 分离测定 16 种多环芳烃(萘、二
氢苊、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、屈、苯并［a］蒽、苯并
［b］荧蒽、苯并［k］荧蒽、苯并［a］芘、茚苯［1，2，3-
cd］芘、二苯并［a，h］蒽和苯并［g，h，i］苝)单体浓
度，UltiMate 3000 HPLC，Phenomenex EnviroSep-PP
(125 × 4. 6 mm)色谱柱。测定条件为: 柱温 30 ℃ ;
进样量 10 μL; 流动相为乙腈和水，紫外检测 254
nm(董彦等，2013)。
目前，我国还未就 PAHs 污染进行相关分级，因
此，本研究采用欧洲农业土壤 ΣPAHs 的污染程度分
级标准，即无污染 ( ＜ 200 ng·g － 1 )、轻微污染Ⅰ
(200 ～ 600 ng·g － 1 )、中等污染 Ⅱ ( 600 ～ 1 000
ng·g － 1 ) 和 严 重 污 染 Ⅲ ( ＞ 1 000 ng· g － 1 )
(Maliszewska-Kordybach，1996)。
3 结果与分析
3. 1 距公路不同距离处土壤 PAHs 含量的分布
特征
试验中萘、二氢苊、苊、芴、苯并( g，h，i)苝均未
检出。如图 1 所示，X1 处果园距路边 10，20，50，
100 和 150 m 处土壤 ΣPAHs 含量分别为 640. 16，
659. 68，639. 99，676. 03 和 531. 82 ng·g － 1，X2 处果
园分别为 678. 98，723. 13，647. 30，749. 56 和 570. 00
ng·g － 1，X3 处果园分别为 656. 85，692. 33，600. 00，
715. 49 和 587. 26 ng·g － 1。距公路 10 ～ 150 m 范围
内，X1，X2 和 X3 这 3 处果园土壤中 45 cm 以上土层
ΣPAHs 含量总体呈升高—降低—再升高—再降低
的趋势，且两次升高均位于距公路 20 和 100 m 处，
42
第 10 期 黄翠香等: 公路旁苹果园土壤 PAHs 污染状况
距公路 100 m 处 ΣPAHs 含量最高，距公路 150 m 处
降至最低。
图 1 不同距离处土壤的 ΣPAHs 含量
Fig. 1 Soil ΣPAHs content in different distances
由图 2 可以看出: 土壤中菲、荧蒽和蒽 3 种物
质含量在距公路 20 m 后随距离的增大，呈逐渐降低
趋势，距公路 20 m 处土壤中 PAHs 含量分别达到
343. 93，113. 06 和 18. 11 ng·g － 1，距公路 150 m 处分
别降至 233. 06，85. 61 和 7. 79 ng·g － 1，沉降率分别
为 21. 92%，22. 76%和 26. 22%，降低趋势明显。
图 2 不同距离处土壤菲、荧蒽和蒽的浓度
Fig. 2 Soil phenanthrene，fluoranthene，and anthracene
concentrationin in different distances
如图 3 所示，芘，苯并［b］荧蒽，苯并芘，苯并
［a，h］蒽总趋势均是由距公路 10 m 到距公路 100 m
沉降浓度逐渐增加，距公路 100 m 时到最大值，之后
降低。这 4 种物质距离公路 10 m 处浓度分别为
50. 73，37. 44，17. 65 和 5. 68 ng·g － 1，距离公路 100
m 处分别升至最高 85. 73，49. 75，30. 37 和 7. 95 ng·
g － 1，均小于菲和荧蒽在同位置时的沉降量。沉降率
分别达 28. 44%，23. 63%，30. 26%和 24. 67%。
如图 4 所示，苯并［k］荧蒽，茚苯［1，2，3，-cd］
芘，苯并［a］蒽和屈 4 种物质在距公路 10 ～ 150 m 处
均出现 2 个浓度高峰，20 m 处为第 1 个高峰，土壤
中含量分别为 15. 06，36. 07，16. 62 和 38. 05 ng·
g － 1，沉降率分别为 19. 47%，21. 17%，21. 94% 和
21. 35% ; 100 m 处出现第 2 个浓度高峰，同时也是最
大峰，土壤中沉降量分别达到 21. 25，42. 16，21. 23 和
45. 73 ng·g － 1，沉降率 分 别 达 27. 47%，24. 75%，
28. 03%和 25. 66%。
图 3 不同距离处土壤芘，苯并［b］荧蒽，
苯并［a］芘和二苯并［a，h］蒽的浓度
Fig. 3 Soil pyrene，benzo［b］ fluoranthene，benzo［a］ pyrene，
dibenzo［a，h］ anthracene concentration in different distances
图 4 不同距离处土壤苯并［k］荧蒽，茚苯［1，2，3-cd］芘，
苯并［a］蒽和屈的含量
Fig. 4 Soil benzo［k］fluoranthene，indeno［1，2，3-cd］pyrene，
benzo［a］anthracene，and chrysene content in different distances
3. 2 不同清耕果园土壤 ΣPAHs 含量
Edwards(1983)认为，土壤内源性 ΣPAHs 含量
为 1 ～ 10 ng·g － 1。由表 1 可以看出 3 处清耕管理果
园 ΣPAHs 含量最小值均在 300 ng·g － 1以上，最大含
量均在 800 ng·g － 1以上，甚至 X2 和 X3 处最大含量
超过1 000 ng·g － 1，远远超过了 Edwards(1983)提出
的土壤内源性 ΣPAHs 含量范围。总体含量平均值
均为 600 ～ 800 ng·g － 1，已进入中度污染行列。
表 1 不同果园土壤中 ΣPAHs 含量
Tab. 1 Different orchard soil ΣPAHs content
in different orchards ng·g － 1
取样位置
Location
最低
Minimum
最高
Maximum
总体平均值
Population mean
X1 317. 70 985. 60 629. 54
X2 452. 37 1 038. 34 673. 79
X3 340. 00 1 451. 11 880. 37
52
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3. 3 不同清耕果园土层中 ΣPAHs 含量
由图 5 可以看出 X1，X2，X3 这 3 处果园 0 ～
15，15 ～ 30 和 30 ～ 45 cm 土层中 ΣPAHs 含量依次递
减，Simon 等(1995)也发现英国环境中 90%的 PAHs
存在于表层土壤中。表层中 ΣPAHs 平均值最高可
达 1 020. 82 ng·g － 1，已达到重度污染水平，各处平
均值均位于 600. 00 ng·g － 1以上，位于中等污染水平
之列，即使 30 ～ 45 cm 土层中的 ΣPAHs 也在 400
ng·g － 1以上，上中下 3 层土壤平均 ΣPAHs 比例为
1. 63∶ 1. 35∶ 1. 00，可见路旁果园 PAHs 浓度超标已
相当严重，应立即予以重视。
图 5 不同土层中 ΣPAHs 含量
Fig. 5 ΣPAHs content in various soil layers
3. 4 不同清耕果园土壤中 PAHs 的生态风险评价
根据生物毒性评价方法，即利用生态风险效应
区间低值(ERL，生物有害效应几率小于 10% )和中
值(ERM，生物有害效应几率大于 50% )来评价有机
污染物的生态风险效应。若污染物浓度小于 ERL，
则认为极少产生负面生态效应; 若污染物浓度介于
ERL 和 ERM 之间，则认为偶尔产生负面生态效应;
若污染物浓度大于 ERM，则持久产生负面效应，根
据土壤中 PAHs 的生态风险评价标准 ( Long et al．，
1995)，3 处∑PAHs 均小于风险评价值，而结合图
2，3 和 4 单因子分析，可知菲与荧蒽浓度位于风险
评价中值，潜在一定生态风险。
4 结论与讨论
汽车尾气中的不同环数芳烃进入土壤的过程是
不相同的，在距离路边 20 m 处出现第 1 个高峰，主
要为三环芳烃，随后，在 100 m 处出现第 2 个沉降高
峰，主要为四环芳烃和六环芳烃。说明低环芳烃沉
降速率相对较快，叶友斌等(2010)也提出低环多环
芳烃沉降速率相对高环更快。在 20 m 升高是由于
在正常行驶区，车辆快速行进中形成的空气旋流推
动含 PAHs 浮尘飘移，使尘降区与公路保持一定距
离。在距公路 10 ～ 150 m 范围内土壤菲(Phe，3 环)
沉降量最大，根据评价标准证实其浓度存在一定生
态风险，另有研究表明菲是燃油和汽车尾气排放
PAHs 的标志物，在污染土壤中菲的浓度一般较高
(孙铁珩等，1999; 陈海英等，2010)。
根据沉降情况将 11 种多环芳烃分为 3 种类型:
1)渐变型 包括菲、荧蒽和蒽，其在距路边 150 m
范围内沉降呈现逐渐降低的趋势; 2)远距传播型
包括芘、苯并［b］荧蒽，苯并［a］芘和二苯并［a，h］
蒽，由于这类多环芳烃在空气中存留时间较长，故沉
降量随传播距离的增加而增加; 3)波动型 包括苯
并［k］荧蒽、茚并［1，2，3，-cd］芘、苯并［a］蒽和屈，
其沉降过程中会出现多个峰值，但在 100 m 处均出
现最大值。以上归类方法在以前文献中没有被提
起过。
PAHs 的性质决定其不易溶于水，而容易吸附
于颗粒物上，故在进入土壤表面后，很难再随水进入
深层土壤，这就造成了土壤表层 PAHs 含量高于深
层土壤。
公路旁土壤中 PAHs 含量日益增加，已进入严
重污染行列，具体措施主要有生草种植法。1948 年
后世界各国普遍推广了生草法(郑金成等，1993)。
然而我国现行的果园土壤管理的措施主要是清耕
法，生草法这一优良的土壤管理措施，在推广上受
“草争夺果树水分”的影响，而不能在我国果树现代
化生产中发挥作用。另外，张利红等(2010)在 2008
年发明了光催化方法去除土壤中的 PAHs; 陈海英
等(2010)利用生物修复技术从 PAHs 污染土壤中筛
选具有很强的 PAHs 降解能力的驯化的混合菌。以
上方法均可以用于土壤 PAHs 降解修复。
公路两旁 PAHs 含量令人堪忧，但是它对果园
产量和苹果品质的影响还有待继续研究，生草降低
果园 PAHs 的作用机理也还不是很清楚，需要进一
步探索。
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(责任编辑 于静娴)
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