热带农业废弃物源生物炭中多环芳烃的分布特征及其生态风险评估

作者：谭华东; 张晓瑛; 武春媛^*; 赵淑巧

来源：热带作物学报, 2022, 43(07): 1516-1526.

DOI：10.3969/j.issn.1000-2561.2022.07.023

• 农业废弃物
• 生物炭
• 多环芳烃
• 污染特征
• 风险评估

针对热带农业废弃物资源化过程中生物炭安全利用数据不足,以热带农业废弃物[香蕉茎(banana stem, BS)、菠萝叶(pineapple leaves, PL)、荔枝杆(litchi stem, LS)、水稻秆(rice stalk, RS)、椰子壳(coconut shell, COS)、蘑菇渣(mushroom residue, MR)和木薯茎(cassava stem, CAS)]为原料于不同温度(300、500、700℃)下制备生物炭,利用超声辅助提取-QuEChERS-GC-MS测定其中的16种优控多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)分布特征,结合原料/生物炭理化因子与制备温度解析PAHs残留影响因素,基于苯丙a芘毒性当量浓度(toxic equivalent concentration of benzo[a]pyrene,TEQ-Ba P)和风险熵值法评价生物炭中PAHs的生态风险。结果表明,∑16 PAHs处于1217.6～9547.1μg/g,检出率与浓度最高均为萘(naphthalene, NAP)与菲(PHE),2～4环PAHs是生物炭中主要的PAHs类型;生物炭中∑16PAHs呈现BS>PL>LS>RS>COS>MR>CAS,不同生物炭中PAHs种类与含量不同,与来源及制备温度相关。冗余分析(RDA)结果显示,生物炭中PAHs含量与生物炭的电导率(electric conductivity, EC)、碳氧比(carbon oxygenratio,C/O)呈正相关,而与碳氢比(hydrocarbon ration,C/H)呈负相关(P<0.05),且与温度密切相关。从毒性当量浓度和风险商(risk quotient, RQ)看,生物炭中PAHs的毒性来源于低环PAHs,且致癌毒性效应较小;生物炭中NAP浓度存在生态风险,其他单体PAH的RQ<0.1,无生态风险,但值得注意的是总PAHs的RQ>1,需加以关注。该结果可为今后热带土壤中生物炭安全利用提供科学依据。

• 出版日期2022
• 单位中国热带农业科学院; 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所