徐州市路面塵中多環芳烴的污染特征分析

付晶+王學松

摘要：通過收集江蘇省徐州市區25個路面塵的樣品，用GC-MS方法分析多環芳烴含量。結果表明，16種優先控制的多環芳烴在各采樣點的總含量為2 179～11 933 ng/g，其中萘和菲的含量較高。比值法分析結果表明，燃燒和交通是徐州市二環路上多環芳烴的主要來源。

關鍵詞：多環芳烴；路面塵；徐州市

中圖分類號：X53文獻標識碼：A文章編號：0439-8114（2014）10-2296-03

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons of Road Dust in Xuzhou City

FU Jing1， WANG Xue-song2

（1.School of Environment Science and Spatial Informatics，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008， Jiangsu， China；

2.School of Chemical Engineering，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005， Jiangsu， China）

Abstract：Road dust samples from 25 sites in Xuzhou city were collected and 16 EPA priority polycyclic aromatic hydrocarbons were analyzed via gas chromatograph/ mass spectrometry （GC-MS）. The results showed that total PAHs concentrations （i.e. 16 EPA PAHs） ranged from 2 179 ng/g to 11 933 ng/g. Naphthalene and phenanthrene with relatively high concentrations were detected. The values of PAHs isomer showed that vehicular emission might contribute to the PAHs of road dust in Xuzhou city.

Key words： polycyclic aromatic hydrocarbons； road dust； Xuzhou city

基金項目：國家自然科學基金項目（20977040）；淮海工學院校級項目（2010150017）

路面塵中包含的物質很多，對人體危害最大的當屬多環芳烴。多環芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是指兩個或兩個以上苯環或環戊二烯稠合而成的化合物，可分為芳香稠環型和芳香非稠環型。多環芳烴難被降解或遷移轉化，因此可以長期滯留在環境中，是環境中廣為存在的一種有機污染物[1-7]。多環芳烴具有極強的致癌性，可以被吸附在顆粒物中，隨顆粒物漂浮在空氣中，從而影響人體健康。美國國家環境保護局根據PAHs在環境中分布的普遍性、人群暴露和健康風險將16種危害性較大的多環芳烴列為優先控制污染物[8]。本試驗研究了江蘇省徐州市二環路上25個路面塵樣品，用GC-MS方法分析多環芳烴含量，并通過比值法分析了污染源。

1材料與方法

1.1樣品采集

收集江蘇省徐州市二環路路邊250 m范圍內的地表物樣品，過100目篩，室溫下通風干燥2～3 d后密封避光保存。

1.2PAHs的提取

稱取一定量的路面塵樣品，加入無水硫酸鈉（去除土壤中的水分）和銅粉（去除土壤中的硫），再加入丙酮和二氯甲烷的混合液，35 ℃超聲萃取后真空抽濾。重復操作2～3次，搜集濾液，用旋轉蒸發儀在40 ℃恒溫蒸發濃縮至3 mL左右。稱取5 g經干燥活化的硅膠，采用干法裝填至凈化柱，并用正己烷淋洗硅膠柱，在淋洗液快要流盡時，把樣品溶液轉移到硅膠柱中。用正己烷和二氯甲烷混合液洗脫樣品，搜集洗脫液，將洗脫液真空旋轉蒸發至約1 mL，移至液相小瓶中，用高純氮氣吹掃濃縮液至近干，加入正己烷定容。

1.3PAHs的測定

采用PAHs混合標準樣品，包括萘（Nap）、苊烯（Any）、苊（Ana）、芴（Flu）、菲（Phe）、蒽（Ant）、熒蒽（Flt）、芘（Pyr）、苯并（a）蒽（BaA）、屈（Chr）、苯并（b）熒蒽（BbF）、苯并（k）熒蒽（BkF）、苯并（a）芘（Bap）、茚苯（1，2，3-cd）芘（Ipy）、二苯并（a，n）蒽（Dba）、苯并（g，h，i）苝（Bpe）16種優先控制PAHs污染物。

使用安捷倫GC-MS7890A 5975C型氣相色譜質譜聯用儀對樣品進行定量檢測，采用的標準分析方法為EPA625-8270-8100，為保證測試的準確性，各待測樣品中均加入蒽-D10、二萘嵌苯-D12。

分析操作條件：毛細管柱型號為HP-5MS（30 m×250 μm×0.25 μm），5% Phery/Methy Silox；色譜柱升溫程序：60 ℃保持2 min，以25 ℃/min升至150 ℃，然后再以8 ℃/min升至250 ℃，最后以3 ℃/min升至290 ℃保持4 min；進樣口溫度：250 ℃；氣質傳輸線溫度：250 ℃；載氣：He（99.999%）；流量（總）：53.839 mL/min；進樣方式：不分流；進樣量：1 μL；質譜離子源溫度：230 ℃；MS四級桿150 ℃；掃描質量范圍：SIM方式（40～400）。

2結果與分析

2.1徐州市二環路路面塵中PAHs的含量特征

全部樣品中都檢測出了PAHs，具體見表1。由表1可知，各采樣點PAHs總含量為2 179～11 933 ng/g。PAHs含量較高的點為7號和17號采樣點，所屬地均為居民區較為集中和交通流量較大的交叉路口；PAHs含量較低的兩個點分別是4號和10號采樣點，分別是花木苗圃基地和云龍湖公園，人流量和車輛較少，且周圍沒有居民區。

根據Maliszew-Kordybach[9]對PAHs的分類標準（PAHs<200 ng/g為未污染，200～600 ng/g為輕度污染，600～1 000 ng/g為中度污染，>1 000 ng/g為嚴重污染），徐州市二環路路面塵中的PAHs均達到嚴重污染程度。

2.2徐州市二環路路面塵中PAHs的組成特征

由表2可知，16種PAHs在各采樣點的平均含量為13.8～1 068.8 ng/g，中值為3～1 050 ng/g，含量最高的為萘，含量最低的為二苯并（a，n）蒽。從各PAHs含量占總含量的比例來看，在25個采樣點中檢測出的PAHs含量比例較高的分別是萘（17.37%）、菲（16.58%）、熒蒽（15.50%）、屈（14.95%）和芘（11.27%）。

從PAHs的苯環數組成來看，徐州市二環路上PAHs的污染程度大小順序為4環、3環、2環、5環、6環（圖1）。

2.3徐州市二環路路面塵中PAHs的來源

環境介質中PAHs的來源呈多種特征分布，常用PAHs的理化性質定義的特征比值來判斷PAHs的來源，常作為參考依據的有BaA/（BaA+Chr），Flt/（Flt+Pyr），Phe/Ant，Bap/Bpe，Pyr/Bap[10]。以下5種比值在判定多環芳烴來源過程中可作為比較可靠的參考值：①BaA/（BaA+Chr）。該值小于0.20時主要是石油類的揮發污染來源，大于0.35時為燃燒源，0.20～0.35時是介于石油源和燃燒源之間的混合污染源[11]；②Flt/（Flt+Pyr）。該值小于0.40時為石油源，大于0.50時代表PHAs由生物質、煤燃燒為主產生，0.40～0.50時則意味著石油類燃燒來源[12]；③Phe/Ant。該值大于15表示石油源，小于10表示燃燒源[13]；④Bap/Bpe。該值為0.30～0.44時表示交通污染源，0.90～6.60時表示燃煤污染源[14]；⑤Pyr/Bap。該值為1～6時表示交通污染源，小于1時表示煤和生活污染源[15]。

本研究中的25個樣品，BaA/（BaA+Chr）為0.24，Flt/（Flt+Pyr）為0.58，Phe/Ant為7.21，Bap/Bpe為1.85，Pyr/Bap為4.31。因此，可以推斷出徐州市二環路路面塵中的多環芳烴主要來源是偏重于燃燒源的介于石油源和燃燒源之間的混合物質，以生物質和煤燃燒源為主，這與徐州市作為一個燃煤重工業城市也是吻合的。另外，二環路上車流量較大，交通污染源也是多環芳烴的一個來源，這一點從Pyr/Bap值上也得到了證明。

3結論

1）徐州市二環路路面塵中25個采樣點多環芳烴總含量為2 179～11 933 ng/g，其含量較國內外其他地區相比屬于污染較為嚴重的地區。

2）從多環芳烴的苯環數組成來看，徐州市二環路路面塵中多環芳烴的污染大小順序為4環、3環、2環、5環、6環。

3）徐州市二環路路面塵中的多環芳烴主要來源是偏重于燃燒源的介于石油源和燃燒源之間的混合物質，以生物質和煤燃燒源為主。此外，交通污染也是造成徐州市二環路路面塵中多環芳烴污染的一個來源。

參考文獻：

[1] WILCKE W.Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J]. J Plant Nutrsoil Sci，2000，163：229-248.

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[3] AGARWAL T，KHILLARE P S，SHRIDHAR V，et al.Pattern，source and toxic potential of PAHs in the agricultural soil ofDelhi，India[J].Joumal of Hazardous Materials，2009，163：1033-1039.

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[7] 蔣秋靜，李躍宇，胡新新，等.太原市多環芳烴（PAHs）排放清單與分布特征分析[J].中國環境科學，2013，33（1）：14-20.

[8] 段小麗.多環芳烴污染的人體暴露和健康風險評價方法[M].北京：中國環境科學出版社，2011.

[9] MALISZEW-KORDYBACH B.Polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soils in Poland： Preliminary proposals for criteria to evaluate the level of soil contamination[J].Applied Geochemistry，1996，11：121-127.

[10] YUNKER M B，MACDONALD R W，VINGARZAN R，et al.PAHs in the Fraser River basin：A critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition[J].Organic Geochemistry，2002，33：489-515.

[11] 趙健，周懷東，陸瑾，等.白洋淀土壤中多環芳烴的分布特征及來源[J].生態學雜志，2009，28（5）：901-906.

[12] 王振，高云濤，劉曉海.化工廠土壤多環芳烴分布特征及評價[J].環境科學導刊，2010，29（4）：86-89.

[13] 趙健，周懷東，陸瑾，等.大清河流域表層土壤中多環芳烴的污染特征及來源分析[J].環境科學學報，2009，29（7）：1452-1458.

[14] 韓成哲，魏巍，王國棟.圖們市區大氣PM10中16種多環芳烴的監測與分析[J].環境化學，2013，32（2）：319-324.

[15] 曹云者，柳曉娟，謝云峰，等.我國主要地區表層土壤中多環芳烴組成及含量特征分析[J].環境科學學報，2012，32（1）：197-203.

2結果與分析

2.1徐州市二環路路面塵中PAHs的含量特征

全部樣品中都檢測出了PAHs，具體見表1。由表1可知，各采樣點PAHs總含量為2 179～11 933 ng/g。PAHs含量較高的點為7號和17號采樣點，所屬地均為居民區較為集中和交通流量較大的交叉路口；PAHs含量較低的兩個點分別是4號和10號采樣點，分別是花木苗圃基地和云龍湖公園，人流量和車輛較少，且周圍沒有居民區。

根據Maliszew-Kordybach[9]對PAHs的分類標準（PAHs<200 ng/g為未污染，200～600 ng/g為輕度污染，600～1 000 ng/g為中度污染，>1 000 ng/g為嚴重污染），徐州市二環路路面塵中的PAHs均達到嚴重污染程度。

2.2徐州市二環路路面塵中PAHs的組成特征

由表2可知，16種PAHs在各采樣點的平均含量為13.8～1 068.8 ng/g，中值為3～1 050 ng/g，含量最高的為萘，含量最低的為二苯并（a，n）蒽。從各PAHs含量占總含量的比例來看，在25個采樣點中檢測出的PAHs含量比例較高的分別是萘（17.37%）、菲（16.58%）、熒蒽（15.50%）、屈（14.95%）和芘（11.27%）。

從PAHs的苯環數組成來看，徐州市二環路上PAHs的污染程度大小順序為4環、3環、2環、5環、6環（圖1）。

2.3徐州市二環路路面塵中PAHs的來源

環境介質中PAHs的來源呈多種特征分布，常用PAHs的理化性質定義的特征比值來判斷PAHs的來源，常作為參考依據的有BaA/（BaA+Chr），Flt/（Flt+Pyr），Phe/Ant，Bap/Bpe，Pyr/Bap[10]。以下5種比值在判定多環芳烴來源過程中可作為比較可靠的參考值：①BaA/（BaA+Chr）。該值小于0.20時主要是石油類的揮發污染來源，大于0.35時為燃燒源，0.20～0.35時是介于石油源和燃燒源之間的混合污染源[11]；②Flt/（Flt+Pyr）。該值小于0.40時為石油源，大于0.50時代表PHAs由生物質、煤燃燒為主產生，0.40～0.50時則意味著石油類燃燒來源[12]；③Phe/Ant。該值大于15表示石油源，小于10表示燃燒源[13]；④Bap/Bpe。該值為0.30～0.44時表示交通污染源，0.90～6.60時表示燃煤污染源[14]；⑤Pyr/Bap。該值為1～6時表示交通污染源，小于1時表示煤和生活污染源[15]。

本研究中的25個樣品，BaA/（BaA+Chr）為0.24，Flt/（Flt+Pyr）為0.58，Phe/Ant為7.21，Bap/Bpe為1.85，Pyr/Bap為4.31。因此，可以推斷出徐州市二環路路面塵中的多環芳烴主要來源是偏重于燃燒源的介于石油源和燃燒源之間的混合物質，以生物質和煤燃燒源為主，這與徐州市作為一個燃煤重工業城市也是吻合的。另外，二環路上車流量較大，交通污染源也是多環芳烴的一個來源，這一點從Pyr/Bap值上也得到了證明。

3結論

1）徐州市二環路路面塵中25個采樣點多環芳烴總含量為2 179～11 933 ng/g，其含量較國內外其他地區相比屬于污染較為嚴重的地區。

2）從多環芳烴的苯環數組成來看，徐州市二環路路面塵中多環芳烴的污染大小順序為4環、3環、2環、5環、6環。

3）徐州市二環路路面塵中的多環芳烴主要來源是偏重于燃燒源的介于石油源和燃燒源之間的混合物質，以生物質和煤燃燒源為主。此外，交通污染也是造成徐州市二環路路面塵中多環芳烴污染的一個來源。

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[11] 趙健，周懷東，陸瑾，等.白洋淀土壤中多環芳烴的分布特征及來源[J].生態學雜志，2009，28（5）：901-906.

[12] 王振，高云濤，劉曉海.化工廠土壤多環芳烴分布特征及評價[J].環境科學導刊，2010，29（4）：86-89.

[13] 趙健，周懷東，陸瑾，等.大清河流域表層土壤中多環芳烴的污染特征及來源分析[J].環境科學學報，2009，29（7）：1452-1458.

[14] 韓成哲，魏巍，王國棟.圖們市區大氣PM10中16種多環芳烴的監測與分析[J].環境化學，2013，32（2）：319-324.

[15] 曹云者，柳曉娟，謝云峰，等.我國主要地區表層土壤中多環芳烴組成及含量特征分析[J].環境科學學報，2012，32（1）：197-203.

2結果與分析

2.1徐州市二環路路面塵中PAHs的含量特征

全部樣品中都檢測出了PAHs，具體見表1。由表1可知，各采樣點PAHs總含量為2 179～11 933 ng/g。PAHs含量較高的點為7號和17號采樣點，所屬地均為居民區較為集中和交通流量較大的交叉路口；PAHs含量較低的兩個點分別是4號和10號采樣點，分別是花木苗圃基地和云龍湖公園，人流量和車輛較少，且周圍沒有居民區。

根據Maliszew-Kordybach[9]對PAHs的分類標準（PAHs<200 ng/g為未污染，200～600 ng/g為輕度污染，600～1 000 ng/g為中度污染，>1 000 ng/g為嚴重污染），徐州市二環路路面塵中的PAHs均達到嚴重污染程度。

2.2徐州市二環路路面塵中PAHs的組成特征

由表2可知，16種PAHs在各采樣點的平均含量為13.8～1 068.8 ng/g，中值為3～1 050 ng/g，含量最高的為萘，含量最低的為二苯并（a，n）蒽。從各PAHs含量占總含量的比例來看，在25個采樣點中檢測出的PAHs含量比例較高的分別是萘（17.37%）、菲（16.58%）、熒蒽（15.50%）、屈（14.95%）和芘（11.27%）。

從PAHs的苯環數組成來看，徐州市二環路上PAHs的污染程度大小順序為4環、3環、2環、5環、6環（圖1）。

2.3徐州市二環路路面塵中PAHs的來源

環境介質中PAHs的來源呈多種特征分布，常用PAHs的理化性質定義的特征比值來判斷PAHs的來源，常作為參考依據的有BaA/（BaA+Chr），Flt/（Flt+Pyr），Phe/Ant，Bap/Bpe，Pyr/Bap[10]。以下5種比值在判定多環芳烴來源過程中可作為比較可靠的參考值：①BaA/（BaA+Chr）。該值小于0.20時主要是石油類的揮發污染來源，大于0.35時為燃燒源，0.20～0.35時是介于石油源和燃燒源之間的混合污染源[11]；②Flt/（Flt+Pyr）。該值小于0.40時為石油源，大于0.50時代表PHAs由生物質、煤燃燒為主產生，0.40～0.50時則意味著石油類燃燒來源[12]；③Phe/Ant。該值大于15表示石油源，小于10表示燃燒源[13]；④Bap/Bpe。該值為0.30～0.44時表示交通污染源，0.90～6.60時表示燃煤污染源[14]；⑤Pyr/Bap。該值為1～6時表示交通污染源，小于1時表示煤和生活污染源[15]。

本研究中的25個樣品，BaA/（BaA+Chr）為0.24，Flt/（Flt+Pyr）為0.58，Phe/Ant為7.21，Bap/Bpe為1.85，Pyr/Bap為4.31。因此，可以推斷出徐州市二環路路面塵中的多環芳烴主要來源是偏重于燃燒源的介于石油源和燃燒源之間的混合物質，以生物質和煤燃燒源為主，這與徐州市作為一個燃煤重工業城市也是吻合的。另外，二環路上車流量較大，交通污染源也是多環芳烴的一個來源，這一點從Pyr/Bap值上也得到了證明。

3結論

1）徐州市二環路路面塵中25個采樣點多環芳烴總含量為2 179～11 933 ng/g，其含量較國內外其他地區相比屬于污染較為嚴重的地區。

2）從多環芳烴的苯環數組成來看，徐州市二環路路面塵中多環芳烴的污染大小順序為4環、3環、2環、5環、6環。

3）徐州市二環路路面塵中的多環芳烴主要來源是偏重于燃燒源的介于石油源和燃燒源之間的混合物質，以生物質和煤燃燒源為主。此外，交通污染也是造成徐州市二環路路面塵中多環芳烴污染的一個來源。

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[8] 段小麗.多環芳烴污染的人體暴露和健康風險評價方法[M].北京：中國環境科學出版社，2011.

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[13] 趙健，周懷東，陸瑾，等.大清河流域表層土壤中多環芳烴的污染特征及來源分析[J].環境科學學報，2009，29（7）：1452-1458.

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[15] 曹云者，柳曉娟，謝云峰，等.我國主要地區表層土壤中多環芳烴組成及含量特征分析[J].環境科學學報，2012，32（1）：197-203.