论文部分内容阅读
近几年,北京市PM2.5污染依然较为严重。PM2.5携带着许多有毒、有害的化学物质,其中作为PM2.5的主要有机成分之一的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hy drocarbons,PAHs),其污染和分布特征及对人类健康的危害受到了广泛重视。建立高效、可靠、简便的植物叶片样品中痕量PAHs检测方法,筛选吸收PAHs能力强的绿化树种以及模拟研究植物对大气中PAHs的吸收及其生理响应可为绿化树种的合理配置和植物能净化空气中PAHs的理论提供科学依据。本研究对植物叶片样品中PAHs的提取、净化等前处理和仪器分析条件进行了系统优化,建立了硅胶柱与凝胶柱净化-气质联用技术测定植物叶片样品中痕量PAHs的检测方法。该方法可以有效地去除杂质,减小杂质的干扰,定量准确,适用于常见绿化树种叶片样品中PAHs的测定,为今后测定大批植物树种叶片中PAHs提供参考,具有一定的应用价值。以常见绿化树种为研究对象,采集了位于北京市西直门交通采样点圆柏(Sabina chinensis)和油松(Pinus tabuliformis)、碧桃(Amyg daluspersica)、榆叶梅(Amyg dalus triloba)、毛白杨(Populus tomentosa)、国槐(Sophorajaponica)、榆树(Ulmuspumila)、紫叶李(Prunus cerasifera)和栾树(Koelreuteria paniculata)9种常见绿化树种叶片样品,采用高效液相色谱法(HPLC)测定了叶片样品中美国环境保护局(EPA)优控的16种PAHs的含量,分析了不同绿化树种叶片中PAHs的含量特征,并探讨了叶片中PAHs的可能来源及风险评估,试验结果表明,所测试的9种植物叶片中16种PAHs(ΣPAHs)浓度范围为314.93-1000.45 ng/g,其中圆柏和油松叶片中ΣPAHs含量最高,分别为1000.45 ng/g和847.84 ng/g,栾树叶片中ΣPAHs含量最低,为314.93 ng/g。9种树种叶片ΣPAHs含量大小为圆柏>油松>碧桃>榆叶梅>毛白杨>国槐>榆树>紫叶李>栾树,说明不同树种叶片对PAHs吸收能力存在较大差异。从整体来看,常绿植物对环境中PAHs的吸收能力高于阔叶植物,这与其生长特性有关。然而采用主成分分析方法对不同树种叶片对PAHs吸收能力综合排序为圆柏>碧桃>油松>国槐>榆叶梅>毛白杨>榆树>紫叶李>栾树,说明全面考量树种对PAHs的吸收能力需要进行综合评价。所测试的9种植物叶片中PAHs的主要成分为3环环合物,其中菲含量最高,其平均浓度达200.00 ng/g以上,5~6环化合物占ΣPAHs比例不足10%。夏季西直门植物叶片中PAHs主要来源于汽车尾气的排放。9种树种叶片中16种PAHs和7种潜在致癌性PAHs的毒性当量浓度(TEQs)范围分别为1.30-4.46 ng/g和0.97-3.83 ng/g,榆叶梅、圆柏和碧桃叶片中PAHs的潜在健康风险较大,而栾树叶片中的PAHs危害较低。因此夏季北京市需要控制汽车通行量,减少尾气排放,对于PAHs潜在健康风险较大的植物叶片,市民应该减少接触。模拟大气多环芳烃(菲和芘)的污染,研究毛白杨、欧美杨DN-2(Populus deltoi des×euramericana cv)和欧美杨R270(Populus deltoi des×P.nigra)叶片对环境中菲和芘的吸收,以及叶片光合指标、叶绿素含量和气孔开度的变化,试验结果表明,在同一处理条件下,三种木本植物叶片对菲和芘的吸收存在差异。毛白杨叶片中菲或芘含量在处理5 d和7 d之间变化不明显,处理14 d后菲或芘含量明显增加;欧美杨DN-2叶片中菲和芘含量均在处理7 d后达到最大值,而后降低;欧美杨R270叶片中菲和芘含量随着处理时间的延长累积增加。植物叶片对菲的吸收能力强于芘,说明不同植物对PAHs的吸收不仅与树种特性有关,还与PAHs本身的理化性质有关。在菲和芘胁迫下,毛白杨、欧美杨DN-2和R270的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度有不同程度的降低,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量有不同程度的增加。说明植物在菲和芘的胁迫下可通过调节光合作用相关的参数来适应不良外界环境。扫描电子显微镜观察结果显示,毛白杨和欧美杨DN-2气孔开度先降低,随着处理时间的延长,气孔开度恢复正常水平,而欧美杨R270气孔开度随着处理时间的延长逐渐降低,难以恢复正常水平,说明不同植物的气孔对多环芳烃胁迫的适应能力不同。