最新消息: USBMI致力于为网友们分享Windows、安卓、IOS等主流手机系统相关的资讯以及评测、同时提供相关教程、应用、软件下载等服务。

深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别

IT圈 admin 53浏览 0评论

2023年12月20日发(作者:滑俊明)

中国环境科学20t l,31(9):1409-1415 China Environmental Science 深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 李志刚,周志华,李少艾,刘德全 (深圳市环境监测中心站,广东深圳518009) 摘要:利用大流量主动采样器于2009年12月-2010年1月及2010年6月,分冬季与夏季两批次对深圳市13个点位进行大气样品采集, 检测其气相及颗粒相中总的多环芳烃(PAHs)浓度.结果表明,冬季深圳市大气中总PAHs的浓度为17.9-92.3ng/m3,平均值为45.3ng/m :夏季 总PAHs浓度范围为8.64--96.3ng/m3,平均值为32.2ng/m3.两个季节PAHs单体中均以3 ̄4环为主,占总浓度的75%以上;单个组分与总量的 相关性分析表明,夏季明显优于冬季.来源分析表明,冬季大气中PAHs来源比夏季更为复杂,通过特征分子比值法推断冬季PAHs主要来源 于石油源、燃煤、机动车尾气排放;夏季主要来源于机动车尾气排放.利用毒性当量因子法和致癌风险评价其污染水平和毒性风险,结果表 明深圳市大气中PAHs污染与国内部分城市相比,处于较低水平. 关键词:深圳;大气;多环芳烃;污染特征 中图分类号:X513 文献标识码:A 文章编号:1000—6923(2011)09—1409—07 Pollutant characterization and source identiifcation of polycycHc aromatic hydrocarbons(PAHs)in Shenzhen atmosphere.LI Zhi—gang,ZH0U Zhi—hua,LI Shao—ai,LIU De—quan’(Shenzhen Environmental Monitoring Center Stmion,Shenzhen 518009,China).ChinaEnvironmentalScience,2011,31(9):1409 ̄1415 Abstract:Air samples ofthirteen sampling sites in Shenzhen were collected by the active high volume air sampler during December 2009 to January 2010 and June 2010.The PAHs in both air phase and particulmes phase were analyzed.and the results showed that the concentrations of∑PAHs in winter ranged from 17.9 to 92.3ng/m .with average concentrtaion of 45.3ng/m ,whereas in summer,the∑PAHs concentrations scanned from 8.64 to 96.3ng/m ,with average concentration of 32.2ng/m .The three to four rings PAHs occupied large proportion in all samples,which accounted for at least 75%. The concentration correltaion analysis of monomers and∑PAHs in two sampling periods demonstrated that the correlation in summer Was better htan that in winter.And the PAHs pollutnats resources in winter were more complex htan that in summer.The conclusion were also proved by the diagnostic ratio method,the oil and coal combustion,moter vehicles emission were hte main resources in winter,but hte main source in summer was only the motor vehicles emission. The toxic equivalence factor(TEF)and canceraganic irsk assessment showed htat hte polltuion of PAHs in Shenzhen city was still under a low level in comparison with other cities in China. Key words:Shenzhen;atmosphere;polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs);pollutant characterization 多环芳烃(PAHs)作为优先控制的有毒有害 污染问题也日益严重.一些学者在这方面做了大 污染物,具有致癌、致畸、致突变性等毒性,且在 量有深度的研究【81刚,但是尚未有人以深圳市为 环境中广泛分布 】.大气中PAHs主要来源于人 研究对象,分冬、夏两季全面调查大气中PAHs 类的活动,如汽车尾气的排放、工业燃料的不完 的污染情况. 全燃烧、煤的燃烧、垃圾焚烧以及工业排放等l . 本研究按功能组别选取深圳市13个代表 PAHs污染受到国内外学者的持续关注[3一 ].由于 性点位,分冬季和夏季2个阶段采样,研究深圳 PAHs的组分多、来源复杂,多存在于气相与大气 市大气中PAHs的污染特征并进行初步来源 颗粒物中,所以综合分析两相中的PAHs含量,准 识别. 确掌握其在地区环境中浓度变化情况,弄清污染 收稿日期:2010—1卜l9 物的来源,才能使防治工作有的放矢.深圳市在过 基金项目:深圳市人居环境委员会专项资金 去的三十多年中经济得以迅猛发展,但大气环境 责任作者,教授级高级工程师,dqnliu@tom.corn 

中国环境科学 31卷 1材料与方法 位于人群呼吸带范围.其中洪湖公园、博物馆、 中心公园、滨河子站3个点为市中心区,人口密 1.1 样品采集 集,交通发达;龙岗区幼儿园、龙园山庄2个点周 所设置的13个采样点,分别为洪湖公园、博 围有垃圾焚烧厂;月亮湾点位周围有一火力发电 物馆、中心公园、滨河子站、华侨城小学、南油 厂;文汇中学、南油小学位于市工业区;华侨城小 小学、月亮湾、文汇中学、龙岗区幼儿园、龙园 学位于市风景文化区:盐田中学、中兴学校、葵 山庄、盐田中学、中兴学校、葵涌二小.布点原 涌二小作为市东部海岸线3个点.本次研究分冬 则以功能区为主,结合当地的经济社会发展情况, 季、夏季两个时期采集大气样品,冬季采样时问 力求反映整个深圳市有代表性的环境空气质量 从2009年12月22日至2010年1月30日,夏季 特征信息.采样点周围开阔,无高大树木和建筑物 采样时间从2010年6月2日至2010年6月25 遮挡,25m范围内没有污染源.采样高度约为1.5m, 日(表1). 表1 大气样品采样点及气象参数 Table 1 The sampling sites and meteorological parameters 每个样品采集时间24h,设定采样流速为 用前于450℃的马弗炉中烘5h保存于干燥器中. 225L/mm,最后采样体积根据采样器显示的实际 采集后的样品采用索氏抽提提取,索氏抽提的纸 采样体积确定,实际采样体积应在300m3左右.采 套筒用5%的乙醚/正己烷混合溶剂索氏抽提24h, 样器为TCR TECORA大流量空气采样器,利用 于真空干燥器中干燥.样品在抽提前加入2种提 玻璃纤维滤膜(102mmxl02mm,孔径0.1lam)采集 取代标,llag芴一DlO和llag芘一Dlo,用5%的乙醚/ 颗粒物样品,聚氨基甲酸酯泡沫(PUF, 正己烷混合溶剂抽提24h.萃取液用旋转蒸发仪 6.3cmx7.5cm,密度0.01 6g/cm3)收集气相样品.采 浓缩近干,过商品化的SPE硅胶小柱,用10mL二 样前,将滤膜置于450*C的马弗炉中烘5h,密封到 氯甲烷和正己烷混合液(体积比,1:1)淋洗层析柱, 铝箔中备用;空白PUF用乙醚、正己烷混合溶剂 层析液用温和干燥氮气氮吹至0.5mL左右,加入 索氏抽提24h,放到真空干燥器中干燥.采样前在 混合内标(1,4一二氯苯一D4,萘一D8,苊一D10,菲一D1o, PuF中心加入1lag采样代标荧葸一Dl2. 苊一D10,花一D10)0.5lag,正己烷定容至lmL,用于 1.2样品前处理 GC—MS分析. 实验室所用溶剂均为农残级,无水硫酸钠使 1.3标样及仪器测定 

9期 李志刚等:深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 美国环保局规定的16种优控PAHs标样购 收率分别为:荧葸一Dl2(85±10)%、芴一Dl0 于AccuStandard公司,分别为:萘 ap)、苊烯 (65+10)%、芘一D10(88±6)%.文中给出的数据均经 (Acy)、苊(Ace)、芴(Flu)、菲(Phe)、葸(Ant)、荧 过空白校正和代标回收率校正. 蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a】葸(BaA)、苊(chr)、苯 并[b]荧蒽(BbF)、苯并【k]荧蒽(BkF)、苯并【a】芘 (DBahA)、苯并[g,h,i】芄(B iP). 2结果与讨论 (BaP)、茚并『1,2,3一cd]芘(IcdP)、二苯并蒽 2.1 PAHs的污染现状 对深圳市冬、夏两季13个点位的大气中 标准和样品的定性和定量由美国Agilent PAHs测试结果表明,16种美国EPA优控PAHs 6890型气相色谱仪配5973MSD型检测器完成. 单体基本都有不同程度的检出(表2).对每个采 色谱柱为HP一5MS毛细管色谱柱(30mx 样期中l3个点位分别进行算术平均分析,如图 0.25mmx0.25pm),载气为高纯He,柱前压为 1所示,冬季样品主要以3环PAHs为主,占总含 0.03MPa,线速度为3 7cm/s,进样口及传输线温度 量的50%,而在夏季则体现出4环PAHs为主, 均恒为280 0C,不分流进样.升温程序为:初始温度 占总含量的61%.2环的萘在2个采样季节,含量 60℃保持2min,然后以5"C/min速度升温至300 都比较低,分别占总含量的2%,1%.5环和6环 ℃,保留5min.质谱条件为:EI电离源,70eV,质量 PAHs含量差别不大,基本在7%~8%之间.从分 范围为45~550amu,倍增器电压为2300V,离子源 析结果可知,深圳市大气中PAHs主要以3环、 温度为230℃. 4环为主,冬夏两采样时期分别占总含量的 1.4质量控制与质量保证 83%、84%.低环的PAHs含有较高的蒸气压,容 实验过程中所有操作都经过严格质量控制, 易挥发,2~3环PAHs主要集中在气相,而高分子 为检验空白污染,l3个采样点共设置2个场地空 量的5-6环PAHs因具有低的挥发性而较易吸 白和3个实验室空白,实验结果表明操作过程中 附在颗粒物上,而4环的PAHs在两相中都能稳 有少量的Nap污染,其余均未检出_3种代标的回 定存在. 表2深圳市大气中16种PAHs的浓度(n m ) Table 2 PAHs concentration in Shenzhen air(ng/m ) 

9期 李志刚等:深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 冬季PAHs来源比夏季时更复杂.在全国大部分 的污染较其他城市相对较轻,并且从20世纪90 城市,冬季有供暖情况,燃煤会释放大量PAHs;冬 年代中期到现在,含量有所增加,但不显著.根据已 夏温差大,在夏季PAHs会受紫外线照射下发生 有文献,对珠江三角洲地区大气中的PAHs含量进 光降解等因素的影响,所以夏季EPAHs浓度远 行比较:广州2001年大气中颗粒相中的∑PAHs 7~98.7ng/m3[19],2004年广州市区和郊区 远低于冬季的E PAHs浓度.由于深圳市属于亚 浓度为4.热带海洋性气候,不存在因供暖而产生的大量燃 中大气中PAHs(气相+颗粒相)浓度分别为 33~329.37,30.1l ̄97.97ng/m3[ 。];2003年珠江口 煤废气排放,所以E PAHs平均浓度变化不是很 49.大,冬季平均E PAHs质量浓度为45.3ng/m3,而夏 及南海近海海域大气中PAHs(气相+颗粒相 浓度 季则为32.2ng/m3.两个采样时期的∑PAHs浓度 为49.6-256.6ng/m3[引.刘国卿等【9】报道了2006~ 变化为5.53~96.3ng/m3,.平均值为38.8ng/m3,与加 2007年深圳市南头半岛后海湾片区的大气中16 拿大多伦多地区PAHs浓度相当(3.53~ 种优控PAHs总含量为1 00.7,--1 78.6ng/m3( ̄+ 61.4ng/m )【l引.我国北方哈尔滨的E PAHs浓度 颗粒相),明显高于本次调研冬夏两个时期平均值, 46.47~132.41ng/m ;大连市采暖期的大气中的 也高于两个时期的最高值(夏季,龙岗区幼儿 PAHs含量为33.5~191.8ng/m ;西南攀枝花市的 园,96.3ng/m3).原因可能是采样地点位于交通主干 大气颗粒物中的总PAHs含量为24.56~ 道,并且附近有燃煤发电厂和垃圾焚烧发电厂.通 2569.66ng/m_j【" ;北京PM10中的PAHs为25.7~ 过比较发现,深圳市大气中PAHs虽然在某些重点 1018.8ng/mlj【 ];1996年深圳工业区∑PAHs平均 污染地区含量会比较高,但是平均而言在整个珠 浓度为1 8.02ng/m 【引.通过比较可见,深圳市PAHs 江三角洲地区处于较低水平. 120 100 80 8 璺 蒉 40 20 2.2 PAHs的源解析 合物简单易行,是最常用的一种辨别大气中 目前用于大气中PAHs来源的研究主要有 PAHs污染源的定性方法.根据以前研究成 特征标志化合物法、轮廓图法、化学质量平衡 果,Ant/(Ant+Phe) ̄L值<0.1被认为是化石燃料 法(CMB)和多元统计法等 】.其中,特征标志化 的燃烧为主要污染源(石油源),而>O.1主要污 

中国环境科学 31卷 染源则为生物质燃烧源【2¨.BaA/(BaA+Chr)的 值分别为1,10ng/m3.在本次研究中,BaP都能被 比值<O.2被认为是石油源,>0-35为燃烧源,0.2~ 不同程度的检出,冬季其浓度变化范围为0.18~ O.35则为两者的混合来源I2 .本研究中冬季样 1.86ng/m ,夏季的浓度变化范围为0.13~ 63ng/m3品的Ant/(Ant+Phe)比值均<0.1,可认为是石油 2.只有少量几个点BaP浓度超过WHO .源,而在夏季Ant/(Ant+Phe)比值>0.1,可认为是 标准,基本都在WHO规定的限值以下;所有的点 燃烧源:而冬季和夏季的BaA/(BaA+Chr)的比 BaP浓度都低于我国规定的限值:说明采样时期 值均>0-35,主要是燃烧源.这两个比值说明了 深圳市的BaP污染较轻.由于16种PAHs都有不 根据Nisbet等【25J于1992年引入的 冬季的石油源和燃烧源对PAHs贡献都占据了 同程度的毒性,重要作用,而夏季主要为燃烧源.BaP/BghiP的 毒性当量因子(TEF)计算每个PAHs单体的毒性 比值也被常用于判断污染类型,比值在0.3~ 当量浓度(Bae。。),从而得出总毒性当量浓度(∑ 0.44为交通污染,而比值为0.9~6.6时为燃煤污 BaP。 ).结果显示,∑BaP。 冬季和夏季分别为 04,I.29ng/m3低于我国对BaP规定的限制,染,处于二者之间则表明是燃煤和交通的混合 2.与广 污染[231.本研究中,冬夏样品该比值分别为 州市2004年广州市大气中∑BaP如相当(市区、 ,0.61、0.43,冬季同时有燃煤和交通的混合污染, 郊区分别为1.17、O.76ng/m ).美国EPA还有一种 2引, 而夏季比值正好在交通污染的范围内.同时考 评价毒性的方法为致癌风险和非致癌风险值【察了Fla/(Fla+Pyr)的比值,一般认为,接近0.4为 通过大量的动物实验得出每个POPs单体的致癌 石油源,0.6~0.7主要是为机动车尾气排放,>0.7 斜率因子和非致癌参考剂量等相关参数,得出人 为草、木材、秸秆等燃烧【2引.本研究中,冬夏的 体被该化合物致癌的概率因子和非致癌的容许 致癌风险(TR)表示暴露于致癌物中而导致 Fla/(Fla+Pyr)的比值都在0.6~0.7范围内,表明 浓度.机动车尾气的排放是主要来源.IcdP存在于石 的人一生中超过正常水平的癌症发病率,可通过 油中,通常用IcdP/BghiP比值来判断汽车燃料 式(1)计算: 的类型,其中汽油车的范围为0.6~1.5,柴油车的 值为1-3,煤燃烧的值为1.09[23].本研究中,冬季 该比值为1.04,表明可能包括煤燃烧和汽油车、 柴油车尾气排放等共同作用:而夏季的值为 月 TR=∑TRi i=l (1) 对低剂量暴露:TRFCDIf.SFf 对高剂量暴露:TI 卜exp(一CDIf.SFi) 0.95,主要为汽油车尾气排放.综上所述,在冬季, SF :I切 g/l )・60(kg)・1000(pg/mg)/13(m /d). 大气中PAHs的来源比较复杂,主要有石油源、 式中:SFf为污染物的致癌斜率因子,(kg・d)/mg,若 燃煤、机动车尾气排放等共同作用,而夏季的各 用低剂量暴露公式得到的计算值大于O.01,则换 个比值都表明其来源比较单一,主要为机动车 用高剂量暴露公式计算计算多种物质多种途径 尾气的排放,且以汽油车为主.深圳有不少垃圾 的风险时,一般将它们的致癌风险相加,得出总的 焚烧厂和火力发电厂等明显污染源的存在,在 致癌风险 而不考虑它们之间的协同和拮抗作 冬夏两季不存在明显的排放差异,究其原因,可 用.CDI 表示通过i途径进入人体的污染物日摄 能是夏季大量的降雨妨碍了PAHs污染源的长 入剂量值,mg/(kg・d).IURf为单位吸入风险参数, 途传输,因此机动车尾气排放等可通过短途传 通过美国环保局网站查得.人体每天接触的污染 输方式成为采样区域最主要的PAHs污染来源. 物的途径有很多种,公式仅考虑大气污染一种途 比值法的结果也与通过PAHs单体与总量的相 径.将16种PAHs单体通过TEF折算成BaP的浓 度.结果显示,冬季总致癌风险为2.24x10-6,夏季 关性研究得出的判断结果一致. 2.3 PAHs健康风险评价 总致癌风险为1.41xl0-6,冬季致癌风险大于夏季 苯并(a1芘(BaP)是一种具有强致癌性、强致 致癌风险.US EPA推荐的可接受致癌风险指数 畸活性的PAHs,WHO和我国规定的BaP浓度限 为1Oq~10一,国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的 

9期 李志刚等:深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 1415 最大可接受值5.0 ̄10-5,因此深圳市大气中PAHs 1.0xl0 ̄,分布特征与来源[J】_中国环境科学,2008,28(7):588—592.  1】魏恩棋.超声波萃取一GC M S测定大气颗粒物中的多环芳烃 致癌风险处于正常可接受的范围内(致癌风险为 [1即说明100万受暴露者中增加一例癌 [J】.城市环境与城市生态,2002,15(4):44—45. 症),进而也说明在采样期间深圳市PAHs对人体 健康的风险还是比较轻微. 3结论 【12】王敏,韩宝平,张华,等.徐州市区大气颗粒物中多环芳烃的 污染特征[J].城市环境与城市生态,2010,23(3):27—30. 【13】宋丽.邯郸市可吸入颗粒物上多环芳烃来源识别和解析[J】. 环境科学与管理,2009,34(7):47—50. 【14】胡 珊,张远航,魏永杰.珠江三角洲大气细颗粒物的致癌风险 及源解析[J].中国环境科学,2009,29(11):1202—1208. 【1 5】Motelay-Massei A,Hamer L Shoeib M,et a1.Using passive air samplers to assess urban-rural trends for persistent organic pollutants and POlycyclic aromatic hydrocarbons.2.Seasonal 3.1 深圳市在2009年12月-2010年1月和2010 年6月这两个时期内,PAHs的污染较全国其他地 区相对较轻,并且这两个时期的∑PAHs浓度变 化不大.从单个采样点看,垃圾焚烧会对区域的多 环芳烃含量带来显著增高. 3.2深圳市在冬季PAHs主要来源于石油源、 rtends for PAHs,PCBs,and organochlorine pestieides[J]. Environ.Sci.Techno1.,2005,39:5763—5773. [16】马万里,李一凡,孙德智,等.哈尔滨城市大气中多环芳烃的初步 燃煤、机动车尾气排放,而夏季则主要是由汽油 机动车的尾气排放. 3.3深圳市PAHs浓度对人体的健康风险影响 比较轻微. 参考文献: [1】Peltomen K,Kuljukka Air sampling and analysis of polycyclic 研究[J】.中国环境科学,2010,30(2):145—149. [17】戴莉,吴建会,唐士豹,等.攀枝花市大气颗粒物中多环芳烃污 染特征分析及来源识别[J】_城市环境与城市生态,2010, 23(3):39—43. [1 8]王英锋,张姗姗,李杏茹,等.北京大气颗粒物中多环芳烃浓度季 节变化及来源分析[J】.环境科学,201 0,3 1(3):369—374. [19】李 军,张 干,祁士华,等.广州市大气中颗粒态多环芳烃 (PAHs)的主要污染源[J].环境科学学报,2004,24(4):661—666. 【2O】黄永庆,杨运云,牟德海,等.大流量PuF采样一气相色谱质谱联 用测定广州市大气中多环芳烃[J】.分析测试学报,2007,26(1): 90—92. aromatic hydrocarbons明.J.Chromatogr.A,1995,710(I):93—108. [2】Jacob J,Karcher W Polycyclic aromatic hydrocarbons of environmental and occupational importance【J】.Fresenius.Z. Ana1.CherrL,1986,323:1—10. 【21】Budzinslih I H,Jones I,Belloeq J,et a1.Evaluation of sediment contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons in the [3]温学新.环境因素与肺癌关系研究进展[J】.交通医学, 2000,14(5):457—458. 【4】HungH,Blnchaard T Halsall C J,et a1.Temporaland spatial variabilities of atmospheric POlychlorinated biphenyls(PCBs), organochlorine (OC)pesticides and polycyelie aromatic hydrocarbons fPAHs)in the Canadian Artctic:results from a Gironde estuary【J1.Marine Chemistry,1997,58(2):85—97. 【22]Yunker M B,Macdonald R W Vingarzan R,et a1.PAHs in the Fraser River basin:a critical appraisal ofPAH ratios as indicators of PAH source and composition【J】.Organic Geochemistry, 2002,33(4):489—515. [23】Kavouras I G Koutrakis Tsapakis M,et a1.Source decade of monitoring.[J].Science of the T0tal Environment, 2005,342:1 19—144. apportionment of urban particulate aliphatic and polynuclear raomatic hydrocarbons(PAHs)Using Multivariate Methods[J】. Environ.Sci.Techno1.,2001,35(11):2288—2294. [5】 叶友斌,张 巍,胡 丹,等.城市大气中多环芳烃的降雨冲刷 【J].中国环境科学,2010,30(7):985—991. [6】 张霖琳,吕俊岗,吴国平,等.云南省曲靖燃煤区人群多环芳烃自 日暴露特征研究[J].中国环境科学,2010,30(10):1413—1418. [7】 徐弱,赵斌,刘东延,等.我国腾冲大气PAHs的可能来源分 【24】李杏茹,郭血清,刘欣然,等.北京市冬季大气气溶胶中PAHs的 污染特征[J].环境化学,2008,27(4):490—493. 【25】Nisbet J C,Lagoy P K.Toxic equivalency factors(TEFs)for OlPycyelic aromatic hydrocarbons(PAHs)[J】.Regu1.Toxico1. Pharm.,1992,16:290—300. 析[J】.中国环境科学,2011,31(5):714—718. [8】 祁士华,王新明,傅家谟,等.珠江三角洲经济区主要城市不同功 能区大气气溶胶中优控多环芳烃污染评价【J】.地球化学, 2000,29(4):337—342. 【26】万译文,康天放,周忠亮,等.北京官厅水库水体中挥发性有机物 健康风险评价【J】.环境科学研究,2009,22(2):1 50—1 54. 【9】刘国卿,张干,李军,等.珠江口及南海近海海域大气多环 芳烃分布特征[J】.海洋环境科学,2009,28(5):531—538. 【1O】刘国卿,张干,刘德全,等.深圳南头半岛冬季大气中PAHs的 作者简介:李志刚(1983一),男,安徽池州人,博士,主要从事晶体结构 分析与有机分析研究.发表论文2O余篇. 

2023年12月20日发(作者:滑俊明)

中国环境科学20t l,31(9):1409-1415 China Environmental Science 深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 李志刚,周志华,李少艾,刘德全 (深圳市环境监测中心站,广东深圳518009) 摘要:利用大流量主动采样器于2009年12月-2010年1月及2010年6月,分冬季与夏季两批次对深圳市13个点位进行大气样品采集, 检测其气相及颗粒相中总的多环芳烃(PAHs)浓度.结果表明,冬季深圳市大气中总PAHs的浓度为17.9-92.3ng/m3,平均值为45.3ng/m :夏季 总PAHs浓度范围为8.64--96.3ng/m3,平均值为32.2ng/m3.两个季节PAHs单体中均以3 ̄4环为主,占总浓度的75%以上;单个组分与总量的 相关性分析表明,夏季明显优于冬季.来源分析表明,冬季大气中PAHs来源比夏季更为复杂,通过特征分子比值法推断冬季PAHs主要来源 于石油源、燃煤、机动车尾气排放;夏季主要来源于机动车尾气排放.利用毒性当量因子法和致癌风险评价其污染水平和毒性风险,结果表 明深圳市大气中PAHs污染与国内部分城市相比,处于较低水平. 关键词:深圳;大气;多环芳烃;污染特征 中图分类号:X513 文献标识码:A 文章编号:1000—6923(2011)09—1409—07 Pollutant characterization and source identiifcation of polycycHc aromatic hydrocarbons(PAHs)in Shenzhen atmosphere.LI Zhi—gang,ZH0U Zhi—hua,LI Shao—ai,LIU De—quan’(Shenzhen Environmental Monitoring Center Stmion,Shenzhen 518009,China).ChinaEnvironmentalScience,2011,31(9):1409 ̄1415 Abstract:Air samples ofthirteen sampling sites in Shenzhen were collected by the active high volume air sampler during December 2009 to January 2010 and June 2010.The PAHs in both air phase and particulmes phase were analyzed.and the results showed that the concentrations of∑PAHs in winter ranged from 17.9 to 92.3ng/m .with average concentrtaion of 45.3ng/m ,whereas in summer,the∑PAHs concentrations scanned from 8.64 to 96.3ng/m ,with average concentration of 32.2ng/m .The three to four rings PAHs occupied large proportion in all samples,which accounted for at least 75%. The concentration correltaion analysis of monomers and∑PAHs in two sampling periods demonstrated that the correlation in summer Was better htan that in winter.And the PAHs pollutnats resources in winter were more complex htan that in summer.The conclusion were also proved by the diagnostic ratio method,the oil and coal combustion,moter vehicles emission were hte main resources in winter,but hte main source in summer was only the motor vehicles emission. The toxic equivalence factor(TEF)and canceraganic irsk assessment showed htat hte polltuion of PAHs in Shenzhen city was still under a low level in comparison with other cities in China. Key words:Shenzhen;atmosphere;polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs);pollutant characterization 多环芳烃(PAHs)作为优先控制的有毒有害 污染问题也日益严重.一些学者在这方面做了大 污染物,具有致癌、致畸、致突变性等毒性,且在 量有深度的研究【81刚,但是尚未有人以深圳市为 环境中广泛分布 】.大气中PAHs主要来源于人 研究对象,分冬、夏两季全面调查大气中PAHs 类的活动,如汽车尾气的排放、工业燃料的不完 的污染情况. 全燃烧、煤的燃烧、垃圾焚烧以及工业排放等l . 本研究按功能组别选取深圳市13个代表 PAHs污染受到国内外学者的持续关注[3一 ].由于 性点位,分冬季和夏季2个阶段采样,研究深圳 PAHs的组分多、来源复杂,多存在于气相与大气 市大气中PAHs的污染特征并进行初步来源 颗粒物中,所以综合分析两相中的PAHs含量,准 识别. 确掌握其在地区环境中浓度变化情况,弄清污染 收稿日期:2010—1卜l9 物的来源,才能使防治工作有的放矢.深圳市在过 基金项目:深圳市人居环境委员会专项资金 去的三十多年中经济得以迅猛发展,但大气环境 责任作者,教授级高级工程师,dqnliu@tom.corn 

中国环境科学 31卷 1材料与方法 位于人群呼吸带范围.其中洪湖公园、博物馆、 中心公园、滨河子站3个点为市中心区,人口密 1.1 样品采集 集,交通发达;龙岗区幼儿园、龙园山庄2个点周 所设置的13个采样点,分别为洪湖公园、博 围有垃圾焚烧厂;月亮湾点位周围有一火力发电 物馆、中心公园、滨河子站、华侨城小学、南油 厂;文汇中学、南油小学位于市工业区;华侨城小 小学、月亮湾、文汇中学、龙岗区幼儿园、龙园 学位于市风景文化区:盐田中学、中兴学校、葵 山庄、盐田中学、中兴学校、葵涌二小.布点原 涌二小作为市东部海岸线3个点.本次研究分冬 则以功能区为主,结合当地的经济社会发展情况, 季、夏季两个时期采集大气样品,冬季采样时问 力求反映整个深圳市有代表性的环境空气质量 从2009年12月22日至2010年1月30日,夏季 特征信息.采样点周围开阔,无高大树木和建筑物 采样时间从2010年6月2日至2010年6月25 遮挡,25m范围内没有污染源.采样高度约为1.5m, 日(表1). 表1 大气样品采样点及气象参数 Table 1 The sampling sites and meteorological parameters 每个样品采集时间24h,设定采样流速为 用前于450℃的马弗炉中烘5h保存于干燥器中. 225L/mm,最后采样体积根据采样器显示的实际 采集后的样品采用索氏抽提提取,索氏抽提的纸 采样体积确定,实际采样体积应在300m3左右.采 套筒用5%的乙醚/正己烷混合溶剂索氏抽提24h, 样器为TCR TECORA大流量空气采样器,利用 于真空干燥器中干燥.样品在抽提前加入2种提 玻璃纤维滤膜(102mmxl02mm,孔径0.1lam)采集 取代标,llag芴一DlO和llag芘一Dlo,用5%的乙醚/ 颗粒物样品,聚氨基甲酸酯泡沫(PUF, 正己烷混合溶剂抽提24h.萃取液用旋转蒸发仪 6.3cmx7.5cm,密度0.01 6g/cm3)收集气相样品.采 浓缩近干,过商品化的SPE硅胶小柱,用10mL二 样前,将滤膜置于450*C的马弗炉中烘5h,密封到 氯甲烷和正己烷混合液(体积比,1:1)淋洗层析柱, 铝箔中备用;空白PUF用乙醚、正己烷混合溶剂 层析液用温和干燥氮气氮吹至0.5mL左右,加入 索氏抽提24h,放到真空干燥器中干燥.采样前在 混合内标(1,4一二氯苯一D4,萘一D8,苊一D10,菲一D1o, PuF中心加入1lag采样代标荧葸一Dl2. 苊一D10,花一D10)0.5lag,正己烷定容至lmL,用于 1.2样品前处理 GC—MS分析. 实验室所用溶剂均为农残级,无水硫酸钠使 1.3标样及仪器测定 

9期 李志刚等:深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 美国环保局规定的16种优控PAHs标样购 收率分别为:荧葸一Dl2(85±10)%、芴一Dl0 于AccuStandard公司,分别为:萘 ap)、苊烯 (65+10)%、芘一D10(88±6)%.文中给出的数据均经 (Acy)、苊(Ace)、芴(Flu)、菲(Phe)、葸(Ant)、荧 过空白校正和代标回收率校正. 蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a】葸(BaA)、苊(chr)、苯 并[b]荧蒽(BbF)、苯并【k]荧蒽(BkF)、苯并【a】芘 (DBahA)、苯并[g,h,i】芄(B iP). 2结果与讨论 (BaP)、茚并『1,2,3一cd]芘(IcdP)、二苯并蒽 2.1 PAHs的污染现状 对深圳市冬、夏两季13个点位的大气中 标准和样品的定性和定量由美国Agilent PAHs测试结果表明,16种美国EPA优控PAHs 6890型气相色谱仪配5973MSD型检测器完成. 单体基本都有不同程度的检出(表2).对每个采 色谱柱为HP一5MS毛细管色谱柱(30mx 样期中l3个点位分别进行算术平均分析,如图 0.25mmx0.25pm),载气为高纯He,柱前压为 1所示,冬季样品主要以3环PAHs为主,占总含 0.03MPa,线速度为3 7cm/s,进样口及传输线温度 量的50%,而在夏季则体现出4环PAHs为主, 均恒为280 0C,不分流进样.升温程序为:初始温度 占总含量的61%.2环的萘在2个采样季节,含量 60℃保持2min,然后以5"C/min速度升温至300 都比较低,分别占总含量的2%,1%.5环和6环 ℃,保留5min.质谱条件为:EI电离源,70eV,质量 PAHs含量差别不大,基本在7%~8%之间.从分 范围为45~550amu,倍增器电压为2300V,离子源 析结果可知,深圳市大气中PAHs主要以3环、 温度为230℃. 4环为主,冬夏两采样时期分别占总含量的 1.4质量控制与质量保证 83%、84%.低环的PAHs含有较高的蒸气压,容 实验过程中所有操作都经过严格质量控制, 易挥发,2~3环PAHs主要集中在气相,而高分子 为检验空白污染,l3个采样点共设置2个场地空 量的5-6环PAHs因具有低的挥发性而较易吸 白和3个实验室空白,实验结果表明操作过程中 附在颗粒物上,而4环的PAHs在两相中都能稳 有少量的Nap污染,其余均未检出_3种代标的回 定存在. 表2深圳市大气中16种PAHs的浓度(n m ) Table 2 PAHs concentration in Shenzhen air(ng/m ) 

9期 李志刚等:深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 冬季PAHs来源比夏季时更复杂.在全国大部分 的污染较其他城市相对较轻,并且从20世纪90 城市,冬季有供暖情况,燃煤会释放大量PAHs;冬 年代中期到现在,含量有所增加,但不显著.根据已 夏温差大,在夏季PAHs会受紫外线照射下发生 有文献,对珠江三角洲地区大气中的PAHs含量进 光降解等因素的影响,所以夏季EPAHs浓度远 行比较:广州2001年大气中颗粒相中的∑PAHs 7~98.7ng/m3[19],2004年广州市区和郊区 远低于冬季的E PAHs浓度.由于深圳市属于亚 浓度为4.热带海洋性气候,不存在因供暖而产生的大量燃 中大气中PAHs(气相+颗粒相)浓度分别为 33~329.37,30.1l ̄97.97ng/m3[ 。];2003年珠江口 煤废气排放,所以E PAHs平均浓度变化不是很 49.大,冬季平均E PAHs质量浓度为45.3ng/m3,而夏 及南海近海海域大气中PAHs(气相+颗粒相 浓度 季则为32.2ng/m3.两个采样时期的∑PAHs浓度 为49.6-256.6ng/m3[引.刘国卿等【9】报道了2006~ 变化为5.53~96.3ng/m3,.平均值为38.8ng/m3,与加 2007年深圳市南头半岛后海湾片区的大气中16 拿大多伦多地区PAHs浓度相当(3.53~ 种优控PAHs总含量为1 00.7,--1 78.6ng/m3( ̄+ 61.4ng/m )【l引.我国北方哈尔滨的E PAHs浓度 颗粒相),明显高于本次调研冬夏两个时期平均值, 46.47~132.41ng/m ;大连市采暖期的大气中的 也高于两个时期的最高值(夏季,龙岗区幼儿 PAHs含量为33.5~191.8ng/m ;西南攀枝花市的 园,96.3ng/m3).原因可能是采样地点位于交通主干 大气颗粒物中的总PAHs含量为24.56~ 道,并且附近有燃煤发电厂和垃圾焚烧发电厂.通 2569.66ng/m_j【" ;北京PM10中的PAHs为25.7~ 过比较发现,深圳市大气中PAHs虽然在某些重点 1018.8ng/mlj【 ];1996年深圳工业区∑PAHs平均 污染地区含量会比较高,但是平均而言在整个珠 浓度为1 8.02ng/m 【引.通过比较可见,深圳市PAHs 江三角洲地区处于较低水平. 120 100 80 8 璺 蒉 40 20 2.2 PAHs的源解析 合物简单易行,是最常用的一种辨别大气中 目前用于大气中PAHs来源的研究主要有 PAHs污染源的定性方法.根据以前研究成 特征标志化合物法、轮廓图法、化学质量平衡 果,Ant/(Ant+Phe) ̄L值<0.1被认为是化石燃料 法(CMB)和多元统计法等 】.其中,特征标志化 的燃烧为主要污染源(石油源),而>O.1主要污 

中国环境科学 31卷 染源则为生物质燃烧源【2¨.BaA/(BaA+Chr)的 值分别为1,10ng/m3.在本次研究中,BaP都能被 比值<O.2被认为是石油源,>0-35为燃烧源,0.2~ 不同程度的检出,冬季其浓度变化范围为0.18~ O.35则为两者的混合来源I2 .本研究中冬季样 1.86ng/m ,夏季的浓度变化范围为0.13~ 63ng/m3品的Ant/(Ant+Phe)比值均<0.1,可认为是石油 2.只有少量几个点BaP浓度超过WHO .源,而在夏季Ant/(Ant+Phe)比值>0.1,可认为是 标准,基本都在WHO规定的限值以下;所有的点 燃烧源:而冬季和夏季的BaA/(BaA+Chr)的比 BaP浓度都低于我国规定的限值:说明采样时期 值均>0-35,主要是燃烧源.这两个比值说明了 深圳市的BaP污染较轻.由于16种PAHs都有不 根据Nisbet等【25J于1992年引入的 冬季的石油源和燃烧源对PAHs贡献都占据了 同程度的毒性,重要作用,而夏季主要为燃烧源.BaP/BghiP的 毒性当量因子(TEF)计算每个PAHs单体的毒性 比值也被常用于判断污染类型,比值在0.3~ 当量浓度(Bae。。),从而得出总毒性当量浓度(∑ 0.44为交通污染,而比值为0.9~6.6时为燃煤污 BaP。 ).结果显示,∑BaP。 冬季和夏季分别为 04,I.29ng/m3低于我国对BaP规定的限制,染,处于二者之间则表明是燃煤和交通的混合 2.与广 污染[231.本研究中,冬夏样品该比值分别为 州市2004年广州市大气中∑BaP如相当(市区、 ,0.61、0.43,冬季同时有燃煤和交通的混合污染, 郊区分别为1.17、O.76ng/m ).美国EPA还有一种 2引, 而夏季比值正好在交通污染的范围内.同时考 评价毒性的方法为致癌风险和非致癌风险值【察了Fla/(Fla+Pyr)的比值,一般认为,接近0.4为 通过大量的动物实验得出每个POPs单体的致癌 石油源,0.6~0.7主要是为机动车尾气排放,>0.7 斜率因子和非致癌参考剂量等相关参数,得出人 为草、木材、秸秆等燃烧【2引.本研究中,冬夏的 体被该化合物致癌的概率因子和非致癌的容许 致癌风险(TR)表示暴露于致癌物中而导致 Fla/(Fla+Pyr)的比值都在0.6~0.7范围内,表明 浓度.机动车尾气的排放是主要来源.IcdP存在于石 的人一生中超过正常水平的癌症发病率,可通过 油中,通常用IcdP/BghiP比值来判断汽车燃料 式(1)计算: 的类型,其中汽油车的范围为0.6~1.5,柴油车的 值为1-3,煤燃烧的值为1.09[23].本研究中,冬季 该比值为1.04,表明可能包括煤燃烧和汽油车、 柴油车尾气排放等共同作用:而夏季的值为 月 TR=∑TRi i=l (1) 对低剂量暴露:TRFCDIf.SFf 对高剂量暴露:TI 卜exp(一CDIf.SFi) 0.95,主要为汽油车尾气排放.综上所述,在冬季, SF :I切 g/l )・60(kg)・1000(pg/mg)/13(m /d). 大气中PAHs的来源比较复杂,主要有石油源、 式中:SFf为污染物的致癌斜率因子,(kg・d)/mg,若 燃煤、机动车尾气排放等共同作用,而夏季的各 用低剂量暴露公式得到的计算值大于O.01,则换 个比值都表明其来源比较单一,主要为机动车 用高剂量暴露公式计算计算多种物质多种途径 尾气的排放,且以汽油车为主.深圳有不少垃圾 的风险时,一般将它们的致癌风险相加,得出总的 焚烧厂和火力发电厂等明显污染源的存在,在 致癌风险 而不考虑它们之间的协同和拮抗作 冬夏两季不存在明显的排放差异,究其原因,可 用.CDI 表示通过i途径进入人体的污染物日摄 能是夏季大量的降雨妨碍了PAHs污染源的长 入剂量值,mg/(kg・d).IURf为单位吸入风险参数, 途传输,因此机动车尾气排放等可通过短途传 通过美国环保局网站查得.人体每天接触的污染 输方式成为采样区域最主要的PAHs污染来源. 物的途径有很多种,公式仅考虑大气污染一种途 比值法的结果也与通过PAHs单体与总量的相 径.将16种PAHs单体通过TEF折算成BaP的浓 度.结果显示,冬季总致癌风险为2.24x10-6,夏季 关性研究得出的判断结果一致. 2.3 PAHs健康风险评价 总致癌风险为1.41xl0-6,冬季致癌风险大于夏季 苯并(a1芘(BaP)是一种具有强致癌性、强致 致癌风险.US EPA推荐的可接受致癌风险指数 畸活性的PAHs,WHO和我国规定的BaP浓度限 为1Oq~10一,国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的 

9期 李志刚等:深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别 1415 最大可接受值5.0 ̄10-5,因此深圳市大气中PAHs 1.0xl0 ̄,分布特征与来源[J】_中国环境科学,2008,28(7):588—592.  1】魏恩棋.超声波萃取一GC M S测定大气颗粒物中的多环芳烃 致癌风险处于正常可接受的范围内(致癌风险为 [1即说明100万受暴露者中增加一例癌 [J】.城市环境与城市生态,2002,15(4):44—45. 症),进而也说明在采样期间深圳市PAHs对人体 健康的风险还是比较轻微. 3结论 【12】王敏,韩宝平,张华,等.徐州市区大气颗粒物中多环芳烃的 污染特征[J].城市环境与城市生态,2010,23(3):27—30. 【13】宋丽.邯郸市可吸入颗粒物上多环芳烃来源识别和解析[J】. 环境科学与管理,2009,34(7):47—50. 【14】胡 珊,张远航,魏永杰.珠江三角洲大气细颗粒物的致癌风险 及源解析[J].中国环境科学,2009,29(11):1202—1208. 【1 5】Motelay-Massei A,Hamer L Shoeib M,et a1.Using passive air samplers to assess urban-rural trends for persistent organic pollutants and POlycyclic aromatic hydrocarbons.2.Seasonal 3.1 深圳市在2009年12月-2010年1月和2010 年6月这两个时期内,PAHs的污染较全国其他地 区相对较轻,并且这两个时期的∑PAHs浓度变 化不大.从单个采样点看,垃圾焚烧会对区域的多 环芳烃含量带来显著增高. 3.2深圳市在冬季PAHs主要来源于石油源、 rtends for PAHs,PCBs,and organochlorine pestieides[J]. Environ.Sci.Techno1.,2005,39:5763—5773. [16】马万里,李一凡,孙德智,等.哈尔滨城市大气中多环芳烃的初步 燃煤、机动车尾气排放,而夏季则主要是由汽油 机动车的尾气排放. 3.3深圳市PAHs浓度对人体的健康风险影响 比较轻微. 参考文献: [1】Peltomen K,Kuljukka Air sampling and analysis of polycyclic 研究[J】.中国环境科学,2010,30(2):145—149. [17】戴莉,吴建会,唐士豹,等.攀枝花市大气颗粒物中多环芳烃污 染特征分析及来源识别[J】_城市环境与城市生态,2010, 23(3):39—43. [1 8]王英锋,张姗姗,李杏茹,等.北京大气颗粒物中多环芳烃浓度季 节变化及来源分析[J】.环境科学,201 0,3 1(3):369—374. [19】李 军,张 干,祁士华,等.广州市大气中颗粒态多环芳烃 (PAHs)的主要污染源[J].环境科学学报,2004,24(4):661—666. 【2O】黄永庆,杨运云,牟德海,等.大流量PuF采样一气相色谱质谱联 用测定广州市大气中多环芳烃[J】.分析测试学报,2007,26(1): 90—92. aromatic hydrocarbons明.J.Chromatogr.A,1995,710(I):93—108. [2】Jacob J,Karcher W Polycyclic aromatic hydrocarbons of environmental and occupational importance【J】.Fresenius.Z. Ana1.CherrL,1986,323:1—10. 【21】Budzinslih I H,Jones I,Belloeq J,et a1.Evaluation of sediment contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons in the [3]温学新.环境因素与肺癌关系研究进展[J】.交通医学, 2000,14(5):457—458. 【4】HungH,Blnchaard T Halsall C J,et a1.Temporaland spatial variabilities of atmospheric POlychlorinated biphenyls(PCBs), organochlorine (OC)pesticides and polycyelie aromatic hydrocarbons fPAHs)in the Canadian Artctic:results from a Gironde estuary【J1.Marine Chemistry,1997,58(2):85—97. 【22]Yunker M B,Macdonald R W Vingarzan R,et a1.PAHs in the Fraser River basin:a critical appraisal ofPAH ratios as indicators of PAH source and composition【J】.Organic Geochemistry, 2002,33(4):489—515. [23】Kavouras I G Koutrakis Tsapakis M,et a1.Source decade of monitoring.[J].Science of the T0tal Environment, 2005,342:1 19—144. apportionment of urban particulate aliphatic and polynuclear raomatic hydrocarbons(PAHs)Using Multivariate Methods[J】. Environ.Sci.Techno1.,2001,35(11):2288—2294. [5】 叶友斌,张 巍,胡 丹,等.城市大气中多环芳烃的降雨冲刷 【J].中国环境科学,2010,30(7):985—991. [6】 张霖琳,吕俊岗,吴国平,等.云南省曲靖燃煤区人群多环芳烃自 日暴露特征研究[J].中国环境科学,2010,30(10):1413—1418. [7】 徐弱,赵斌,刘东延,等.我国腾冲大气PAHs的可能来源分 【24】李杏茹,郭血清,刘欣然,等.北京市冬季大气气溶胶中PAHs的 污染特征[J].环境化学,2008,27(4):490—493. 【25】Nisbet J C,Lagoy P K.Toxic equivalency factors(TEFs)for OlPycyelic aromatic hydrocarbons(PAHs)[J】.Regu1.Toxico1. Pharm.,1992,16:290—300. 析[J】.中国环境科学,2011,31(5):714—718. [8】 祁士华,王新明,傅家谟,等.珠江三角洲经济区主要城市不同功 能区大气气溶胶中优控多环芳烃污染评价【J】.地球化学, 2000,29(4):337—342. 【26】万译文,康天放,周忠亮,等.北京官厅水库水体中挥发性有机物 健康风险评价【J】.环境科学研究,2009,22(2):1 50—1 54. 【9】刘国卿,张干,李军,等.珠江口及南海近海海域大气多环 芳烃分布特征[J】.海洋环境科学,2009,28(5):531—538. 【1O】刘国卿,张干,刘德全,等.深圳南头半岛冬季大气中PAHs的 作者简介:李志刚(1983一),男,安徽池州人,博士,主要从事晶体结构 分析与有机分析研究.发表论文2O余篇. 

发布评论

评论列表 (0)

  1. 暂无评论