SYNOPSIS Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Soil — a Review

Abstract

PAHs are mainly produced by combustion processes and consist of a number of toxic compounds. While the concentrations of individual PAHs in soil produced by natural processes (e.g., vegetation fires, volcanic exhalations) are estimated to be around 1—10 μg kg−1, recently measured lowest concentrations are frequently 10 times higher. Organic horizons of forest soils and urban soils may even reach individual PAH concentrations of several 100 μg kg−1. The PAH mixture in temperate soils is often dominated by benzofluoranthenes, chrysene, and fluoranthene. The few existing studies on tropical soils indicate that the PAH concentrations are relatively lower than in temperate soils for most compounds except for naphthalene, phenanthrene, and perylene suggesting the presence of unidentified PAH sources. PAHs accumulate in C-rich topsoils, in the stemfoot area, at aggregate surfaces, and in the fine-textured particle fractions, particularly the silt fraction. PAHs are mainly associated with soil organic matter (SOM) and soot-like C. Although the water-solubility of PAHs is low, they are encountered in the subsoil suggesting that they are transported in association with dissolved organic matter (DOM). The uptake of PAHs by plants is small. Most PAHs detected in plant tissue are from atmospheric deposition. However, earthworms bioaccumulate considerable amounts of PAHs in short periods. The reviewed work illustrates that there is a paucity of data on the global distribution of PAHs, particularly with respect to tropical and southern hemispheric regions. Reliable methods to characterize bioavailable PAH pools in soil still need to be developed. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in Böden — eine Übersicht PAK entstehen vor allem durch Verbrennung; die Stoffklasse enthält eine Reihe toxischer Verbindungen. Während die durch natürliche Prozesse (z.B. Vegetationsbrände, Vulkanausbrüche) verursachten Hintergrundgehalte von einzelnen PAK in Böden auf 1—10 μg kg−1 geschätzt werden, liegen die heute gemessenen niedrigsten Gehalte oft um den Faktor 10 höher. Organische Waldbodenauflagen und urbane Böden können sogar mehrere 100 μg kg−1 an einzelnen PAK enthalten. Das PAK-Spektrum in Böden der gemäßigten Breiten wird oft von den Benzofluoranthenen, Chrysen und Fluoranthen dominiert. Die wenigen vorliegenden Arbeiten zu tropischen Böden deuten an, dass ihre PAK-Gehalte im Vergleich zu Böden der gemäßigten Breiten bis auf die Naphthalin-, Phenanthren- und Perylen-Gehalte niedrig sind. Für Letztere werden bislang unbekannte Quellen in den Tropen vermutet. PAK akkumulieren in C-reichen Oberböden, im Stammfußbereich, auf Aggregatoberflächen und in den feineren Korngrößenklassen, v.a. im Schluff. PAK sind vor allem mit organischer Substanz und rußartigem C assoziiert. Obwohl die Wasserlöslichkeit von PAK gering ist, findet man sie im Unterboden, was darauf hindeutet, dass PAK in Verbindung mit gelöster organischer Substanz transportiert werden. Die Pflanzenaufnahme von PAK aus dem Boden ist gering. Die meisten PAK, die in Pflanzengewebe gefunden werden, stammen aus der Atmosphäre. Regenwürmer sind allerdings in der Lage, in kurzer Zeit erhebliche PAK-Mengen zu akkumulieren. Diese Übersichtsarbeit macht deutlich, dass es einen Mangel an Information über die globale PAK-Verteilung gibt. Dies gilt insbesondere für Böden der Tropen und der südlichen Hemisphäre. Standardmethoden zur Charakterisierung bioverfügbarer PAK-Pools müssen noch entwickelt werden.<?tjl>