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大气颗粒物中多环芳烃的污染特征范文

时间:2022-09-01 08:43:02

大气颗粒物中多环芳烃的污染特征

《城市环境与城市生态杂志》2015年第四期

随着城市规模的不断扩大,工业生产和城市生活对城市空气的污染也逐渐加剧,由此引起的大气颗粒物中有害物质多环芳烃(PAHs)的增加也正严重影响着人们的健康,从而引起越来越广泛的关注。由于许多PAHs对人和动物具有致癌、致畸(和)或致突变性等危害,尤其是苯并(a)芘(B(a)P)被确认为具有高度致癌性,对人类健康危害很大。多环芳烃化学性质稳定,是城市大气环境中广泛存在的一类持久性毒害有机污染物。本文对阿克苏市采暖期和非采暖期大气颗粒物中16种PAHs进行了定量分析。了解城市大气环境质量的当前状况,分析大气污染的来源,对防止城市大气环境质量的恶化有着重要意义。

1实验部分

1.1采样采样时间为2013年2月(冬季)和3月底(春季,采暖期结束后),采样离地面高度约1.6m。每个采样点连续采样3d,每个地点采3组样品。由于工作原因,冬季采样地点只设在阿克苏地区环保局院内,春季采样地点见表1。采样仪器为中流量TSP颗粒物采样器,采样滤膜为使用前经350℃高温焙烧2h的玻璃纤维滤膜,采样时间为24h。

1.2样品预处理称取一定量的滤膜样品剪碎放入25mL比色管中,加入100mL萃取溶剂丙酮+二氯甲烷(1:1,V/V),用超声提取10min,提取液通过无水硫酸钠柱后收集于蒸馏瓶中,提取两次合并提取液,浓缩至2mL左右,加入10mL环己烷后再浓缩至1~2mL,溶剂转换3次。按EPA3630方法用硅胶柱净化分离多环芳烃,淋洗液为戊烷+二氯甲烷(3:2,V/V),样品浓缩后体积为1mL。取1μL进GC/MS分析。

1.3GC/MS分析条件岛津GC/MS-QP2010Ultra色质联用仪;Rxi-5ms毛细管色谱(30m×0.25mm×0.25μm)。色质操作条件:进样口温度280℃;不分流进样;载气流速1.0mL/min;柱温,起始温度55℃,保持2min,以15℃/min升至100℃后,再以6℃/min升至290℃保持6min;传输线温度为290℃;EI源:230℃;sim方式定量分析。

2结果与讨论

2.1实验结果将采集到的TSP样品进行检测,春、冬季大气颗粒物中多环芳烃的分析结果见表2和表3。由表2可以看出,阿克苏市5个采样点大气颗粒物中多环芳烃浓度分布为市政府>环保局>红旗坡糖厂>南工业园区>西工业园区。大气TSP中不同环数PAHs春季呈现规律均为5环>4环>6环>3环>2环。春季6环PAHs比重高,一方面由于春季主要受汽车尾气排放影响,6环的苯并[g,h,i]芘含量相对较高;另一方面由于16种PAHs中,3环和4环是半挥发性的,存在于气相和颗粒物中,而5环(分子量>252)以上PAHs是难挥发的,有80%以上存在于颗粒物中,春季采样气温相对较高,致使颗粒相中部分半挥发性物质向气相转移。由表3可以看出,冬季大气TSP中苯并[a]芘的浓度是春季的7.65倍,冬季大气颗粒物中PAHs对人体健康危害风险高。大气TSP中不同环数PAHs冬季和春季分布规律不尽相同,冬季为4环>5环>6环>3环>2环。阿克苏市大气TSP中不同环数PAHs明显的季节变化主要源自半挥发性4环和难挥发性5环的相对贡献。

2.2阿克苏市多环芳烃源解析阿克苏地区位于新疆维吾尔自治区中部,是南疆中心城市,近年来,该地区强力推进新型工业化进程,石油石化、钢铁冶炼、矿产开发、煤电能源、煤化工、盐化工、棉纺织、农林产品深加工等支柱产业迅速崛起。另阿克苏地区属暖温带大陆性气候,气候干燥,降雨量少,具有夏季干热和冬季干冷的气候特点,年平均气温在9.9~11.5℃;采暖期为5个月,冬季时间长,锅炉污染严重;再加上城市交通不够发达,冬季严寒,导致汽车数量激增。这三方面的原因给环境保护带来了不小的压力。由于特征比值法可以定性分析一些特征污染源,特别在PAHs污染源解析上相当有用,本文亦根据一些文献特征值(见表4)来对PAHs污染源进行定性分析[4]。名称根据表4,本文对测定的环境空气TSP中不同PAHs之间的比值进行分析,见表5。春季采集的样品中苯并[a]芘/苯并[g,h,i]苝的比值基本在0.9左右,而荧蒽/芘的比值在0.7,苯并[a]蒽/屈的比值在0.7左右,说明此时的PAH主要受汽车燃烧排放影响,而燃煤污染则相对较弱;冬季采集的样品中,苯并[a]芘/苯并[g,h,i]苝的比值大于1,而菲/蒽的比值在3.5,苯并[a]蒽/屈的比值在1.04,而荧蒽/芘的比值依然保持在1.11,这说明此时的PAHs主要来源受燃煤污染的作用。

3结论与建议

3.1结论阿克苏市大气颗粒物中多环芳烃春季呈现规律均为5环>4环>6环>3环>2环;冬季为4环>5环>6环>3环>2环;阿克苏市5个采样点大气颗粒物中多环芳烃浓度分布为市政府>环保局>红旗坡糖厂>南工业园区>西工业园区;春季阿克苏市多环芳烃污染来源主要是机动车尾气;阿克苏市大气颗粒物中春季6环PAHs比重高于冬季,冬季4环PAHs比重明显高于其他季节;冬季大气TSP中苯并[a]芘的浓度是春季的7.65倍,对人体健康危害风险高,冬季大气TSP中PAHs与采暖带来的大量燃煤排放有关。

3.2建议由于机动车使用量正在迅速增加,交通污染在非采暖期阿克苏市大气有机污染中占首要地位;城市道路基础设施落后,主要交通干线道路车辆拥堵;受严寒气候和燃料结构的影响,燃煤造成的阿克苏市冬季PAHs污染相当严重。建议加快道路建设,减少机动车辆怠速状况下废气排放;大力发展公共交通,延长公车运营时间,改善居民出行;增加城市绿化面积,改善空气质量;加强汽车尾气治理,严格实施国家机动车排放标准,实施机动车环保标志管理。改变能源消耗结构,增加天然气等清洁能源使用比例,减少煤炭消耗。

作者:周凌雁 刘树茂 单位:阿克苏地区环境保护监测站 阿克苏职业技术学院

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