关键词:
土壤
总石油烃
Alks组分
PAHs组分
毒性贡献
联合毒性效应
摘要:
石油对土壤环境的污染和生态毒性问题亟待解决。总石油烃(total petroleum hydrocarbon, TPH)中烷烃(alkanes, Alks)和多环芳烃(polycyclic aromatic aromatics, PAHs)组分的含量和致毒特性存在明显差异,2种烃类污染物在TPH中的毒性贡献及其联合毒性效应尚不明确。以蚕豆作为生态受体,对1 000~50 000 mg·kg-1TPH中的当量Alks和PAHs组分进行为期14 d的毒性实验,通过测定当量组分烃对蚕豆个体水平(萌芽、根长、根物质量、侧根数、茎叶物质量、叶绿素含量)和遗传水平(根尖有丝分裂、染色体异常、细胞微核)的影响,探究不同浓度TPH中的当量Alks和PAHs的毒性效应及毒性风险贡献情况;利用混合毒性指数法(mixture toxicity index, MTI)计算Alks和PAHs组分的联合毒性效应。结果表明,组分烃在土壤中的生态毒性受到其“化学致毒特性-剂量”综合作用的影响。以蚕豆萌芽率作为毒性指示因子时,低于5 000 mg·kg-1TPH中的当量Alks组分毒性明显大于当量PAHs组分,而5 000~50 000 mg·kg-1TPH中的当量PAHs组分的毒性明显大于当量Alks组分;以蚕豆根数作为毒性指示因子时,蚕豆生长初期(0~7 d),1 000~50 000 mg·kg-1TPH中的当量PAHs表现出较强毒性,而蚕豆生长后期(7~14 d),二者毒性差异降低;遗传毒性测定结果显示,1 000~50 000 mg·kg-1TPH中的当量PAHs组分毒性强于当量Alks组分。蚕豆个体水平上,当量Alks组分对蚕豆根数最敏锐,其毒性阈值为1 120.6 mg·kg-1,对应TPH浓度为11 672 mg·kg-1;当量PAHs组分对蚕豆萌芽率最敏锐,其毒性阈值为2.61 mg·kg-1,对应TPH浓度为15 353 mg·kg-1。蚕豆细胞和遗传水平上,以有丝分裂指数(MI)作为组分烃的毒性指示终点时,当量Alks和PAHs组分毒性阈值对应的TPH浓度均为45 000 mg·kg-1左右。MTI计算结果表明,1 000~10 000 mg·kg-1TPH中的Alks和PAHs组分的联合毒性呈协同效应,20 000~30 000 mg·kg-1TPH中的Alks和PAHs组分对不同毒性测试终点表现出不同的联合效应,50 000 mg·kg-1TPH中的Alks和PAHs组分的联合毒性主要表现为拮抗效应。研究显示,对低于5 000 mg·kg-1的TPH污染,应重点关注其Alks组分的毒性,而高于5 000 mg·kg-1TPH中的PAHs组分对植物生长初期及植物遗传毒性产生更重要的影响,这一研究结论可为石油污染场地的毒性风险评估提供理论依据。