環(huán)境空氣中苯系物的測定

張 娟 ，謝一民 ，楊惠琳

（1.寧夏寶塔化工中心實(shí)驗(yàn)室（有限公司），寧夏銀川 750002；2.寧夏煤化工檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750002；3.寧夏寶塔石化科技實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，寧夏銀川 750002）

近些年來，隨著化工行業(yè)的迅速發(fā)展，進(jìn)入大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）越來越多，VOCs已經(jīng)被視作繼粉塵之后的第二大類量大面廣的大氣污染物質(zhì)，目前已受到越來越多的國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。苯系物作為VOCs中最重要、含量最高、毒性最大的一類物質(zhì)，通常包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等[1-4]。它主要來源于汽車尾氣、各種化工原料加工和使用過程以及木材、煙草等有機(jī)物不完全燃燒、植物的自然排放物，是化工、石油、制藥、印刷、噴涂等行業(yè)排放的最常見的污染物，其中汽車尾氣對(duì)苯系物貢獻(xiàn)很大，有研究表明大氣中來自于汽車尾氣的苯系物約占80%[5-11]。苯系物對(duì)環(huán)境的危害很大，同時(shí)苯是強(qiáng)致癌物質(zhì)，通過呼吸道、消化道、皮膚進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成很大的威脅[12-15]。因此，苯系物對(duì)大氣的污染與防治須引起人們的關(guān)注。

隨著銀川市工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境空氣污染問題也日漸突出，頻繁的大范圍霧霾天氣更是提醒我們空氣污染已經(jīng)近在眼前。大氣中苯系物的污染控制與防治研究已經(jīng)迫在眉睫。銀川市永寧縣周邊有很多大型化工廠，如伊品生物發(fā)酵廠、紫荊花造紙廠、泰瑞制藥廠、啟元制藥廠等，長年向空氣中排放有刺鼻性氣味的氣體，嚴(yán)重影響銀川市周邊環(huán)境質(zhì)量以及附近居住人們的生活。

銀川大學(xué)校址正處于伊品生物發(fā)酵廠和紫荊花造紙廠下風(fēng)向5 km以內(nèi)。本研究擬選取永寧縣銀川大學(xué)為采樣點(diǎn)，對(duì)大氣中的苯系物進(jìn)行監(jiān)測，期望通過數(shù)據(jù)分析，得出銀川大學(xué)大氣中苯系物的污染水平和濃度變化特征，所獲結(jié)論可為永寧縣大氣污染防治提供有效數(shù)據(jù)，為永寧縣環(huán)境空氣質(zhì)量改善提供依據(jù)，同時(shí)也為其他城市的相關(guān)研究提供一定的參考資料，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

儀器設(shè)備：湖北方圓FYGC-2000A（FID檢測器）；青島眾瑞ZR-3920環(huán)境空氣顆粒物綜合采樣器；活性炭吸附采樣管（15 cm×0.5 cm）；微量進(jìn)樣針1 μL～10 μL。

試劑：苯系物混標(biāo)溶液0.05 mg/mL。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 采樣點(diǎn)和采樣周期的確定 以銀川大學(xué)圖書館為中心，選擇東、南、西、北4個(gè)方位作為采樣點(diǎn)，并確定了采樣周期和頻次（見表1）。

表1 監(jiān)測點(diǎn)位和采樣周期

1.2.2 監(jiān)測分析方法及條件 本研究利用大氣采樣器將環(huán)境空氣吸附于活性炭采樣管中，采用固體吸附/熱脫附-氣相色譜法分析環(huán)境空氣中的苯系物，色譜條件（見表 2）。

表2 色譜條件

1.2.3 樣品采集 按照上述采樣周期和頻次，設(shè)置大氣采樣器流量0.5 L/min，采樣時(shí)間為20 min，采樣高度為1.2 m，在采樣點(diǎn)采集空氣樣品和空白樣品，同時(shí)記錄環(huán)境溫度和大氣壓，采樣結(jié)束后，使用聚乙烯帽將兩端密封，帶回實(shí)驗(yàn)室避光冷藏保存，待測。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線測定 分別移取 0.2 μL、0.5 μL、1 μL、2 μL濃度為0.05 mg/mL的苯系物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行吸附/熱解析，通過氣相色譜進(jìn)行分析，以濃度和峰面積作圖。

1.2.5 樣品的測定 取出冷藏的采集好的采樣管，放置室溫中待用。將樣品進(jìn)行熱解析后，通過氣相色譜分析，得到樣品中苯系物的濃度分布，濃度為小時(shí)均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 苯系物定性與定量分析

采用標(biāo)準(zhǔn)樣品保留時(shí)間定性，用外標(biāo)法定量。苯系物的標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖（見圖1）。

2.2 銀川大學(xué)環(huán)境空氣中苯系物的污染水平

2.2.1 苯系物濃度的空間分布 筆者于2018年4月18日至4月20日在1#、2#、3#、4#點(diǎn)位連續(xù)采樣3 d，每天4次，時(shí)間段選在08時(shí)、12時(shí)、16時(shí)、20時(shí)，樣品的檢測結(jié)果（見表3）。

由表3可知，每個(gè)樣品均可定量檢測出苯、甲苯、乙苯、對(duì)（間）二甲苯、苯乙烯、鄰二甲苯。4個(gè)點(diǎn)位苯系物的濃度都未超標(biāo)，且濃度較低，苯系物濃度分布呈現(xiàn)不同的結(jié)果，濃度范圍在 0.038 μg/m3～5.27 μg/m3，各采樣點(diǎn)苯系物濃度大小關(guān)系為：1#＞4#＞2#＞3#，可能是因?yàn)檫x擇的點(diǎn)位與附近化工廠的距離不同造成苯系物濃度的大小差異。

2.2.2 苯系物濃度的時(shí)間分布 苯系物濃度在相同點(diǎn)位隨時(shí)間變化圖（見圖2）。

圖1 苯系物標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

表3 各采樣點(diǎn)苯系物濃度分布

圖2 苯系物濃度隨時(shí)間變化圖

由圖2可知，各點(diǎn)位苯系物濃度隨時(shí)間變化呈現(xiàn)不同的規(guī)律。1#點(diǎn)位苯系物濃度隨著時(shí)間增加先減少后增大；2#點(diǎn)位苯系物濃度是先增大后減小；3#點(diǎn)位苯系物濃度是先增大后減少；4#點(diǎn)位苯系物濃度先減少后增大。可能是因?yàn)楦浇S排放污染物時(shí)間段不同會(huì)影響污染物濃度的大小。

3 結(jié)論

本文初步探討了銀川大學(xué)環(huán)境空氣中苯系物的污染水平，檢測結(jié)果顯示4個(gè)點(diǎn)位均能定量檢測出苯系物，且苯系物濃度在空間和時(shí)間分布上呈現(xiàn)不同的規(guī)律。