大氣中持久性有機污染物的被動采樣分析

龔娟 孟霞

摘要：持久性有機污染物（POPs）指的是在環境中很難降解，容易在食物鏈中發生富集，并且可通過蒸發、冷凝等作用，經過大氣傳輸，從而影響環境的污染物。很多POPs不僅致癌、致畸，而且還會引發內分泌干擾效應，必須加強POPs采樣治理。對此，本文首先對持久性有機污染物（POPs）進行介紹，然后對幾種常見的POPs采樣設備進行詳細探究。

關鍵詞：持久性有機污染物（POPs）；采樣原理；影響因素

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0081-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.047

Passive sampling analysis of persistent organic pollutants in atmosphere

Gong Juan， Meng Xia

（Dejiang County Environmental Protection Bureau，Tongren Guizhou 565200，China）

Abstract： Persistent organic pollutants （POPs） refer to those that are difficult to degrade in the environment， are likely to be enriched in the food chain， and can be transported through the atmosphere through evaporation， condensation， etc.， thereby affecting environmental pollutants. Many POPs are not only carcinogenic， teratogenic， but also cause endocrine disruptive effects. POPs sampling and management must be strengthened. In this regard， this article first introduced the persistent organic pollutants （POPs）， and then conducted a detailed exploration of several common POPs sampling equipment.

Keywords： Persistent organic pollutants （POPs）； Sampling principle； Influencing factors

近年來社會經濟發展迅速，環境污染問題越來越復雜和嚴重，環境有害污染物的采集、監測和治理已經逐漸受到人們的廣泛關注。大氣被動采樣技術所用采樣器的結構形式簡單、體積小、攜帶方便，并且易于維護，在小尺度、微環境監測中發揮著十分重要的作用。

1 持久性有機污染物（POPs）概述

在環境中有大量的POPs，POPs通過大氣、水以及生物等介質，可以實現長距離移動，同時還會隨著食物鏈而發生富集，最后就會對人們的身體健康造成嚴重不良影響。POPs的殘留時間比較長，是世界各國關注環境焦點。現代農業發展迅速，農藥的種類不斷增多，而90%的農藥并沒有達到目標生物，大量的農藥殘留懸浮在大氣環境中，同時還會隨著大氣的運動而發生擴散。農藥中的HCH、HCB在大氣中的混均高度能夠達到萬米以上，傳播范圍廣泛，污染區域較大。大氣是人類生存環境的重要組成部分，只有加強持久性污染物的采集和治理研究，才能夠有效改善大氣環境[1]。

2 大氣被動采樣器的介紹

2.1 半滲透膜裝置

半滲透膜裝置又被稱為SPMD，采樣材料為低密度聚合物膜筒，在低密度聚合物膜筒內部需要配置三油酸甘油酯，這一裝置在大氣液體POPs采集中的應用歷史比較長，產品、技術成熟度比較高。在半滲透膜裝置的實際應用中，不僅容量大，適用范圍廣泛，而且還具有耐飽和的特點。但是，半滲透膜裝置的操作方式繁瑣，在運輸、安裝過程中容易受到污染，同時內部油脂也會發生外溢，這樣就會對持久性有機污染物的采集質量造成不良影響。

2.2 聚氨酯軟性泡沫材料采樣設備

聚氨酯軟性泡沫材料采樣設備又被稱為PUF-PAS，其能夠通過軟性泡沫吸附大氣環境中的污染物。該裝置是由兩個不銹鋼鍋蓋以及螺桿所組成的，鍋蓋上下對應。在被動采樣的實施過程中，首先需要將PUF碟片固定在主軸上，以此吸附空氣中的污染物。而在此過程中，鍋蓋的上端口和下端口閉合，能夠形成半密閉空間，避免采樣過程受到風力因素、陽光因素等的影響。另外，在被動采集過程中，聚氨酯軟性泡沫材料采樣設備的體積小，運輸方式便捷，操作簡單，應用范圍廣泛[2]。

2.3 高分子樹脂聚合物被動采樣裝置

這一采樣裝置又被稱為XAD-PAS，在具體的采樣過程中，能夠有效吸附空氣環境中的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物XAD-2粉末。在裝置設置方面，首先在圓筒中設置XAD樹脂，在圓筒中設置孔隙，在圓筒的上下位置都要設置開口，空氣能夠在圓筒中流通，并且吸附在樹脂上。高分子樹脂聚合物被動采樣裝置的容量大，可以進行長時間采集，但是結構形式比較復雜，運輸難度較大，應用成本過高。

3 PAS采樣原理

大氣PAS與環境介質間的逸度差被稱為驅動力，由于氣體分子可以進行擴散、吸附以及沉淀，因此，在采樣過程中，能夠直接吸附目標物，完成樣品采集。在采集環節，首先，空氣進入采樣箱中；其次，從采樣箱進入采樣器的空氣界面；然后，再從采樣器空氣界面進入采樣媒介相體。需要注意的是，隨著氣團逐漸接近采樣器空氣界面，氣團的質量傳輸就會不斷宣講，在采樣環節，空氣與被動采樣器間質量通量如圖1所示。

圖1中，ko、kv、ks分別指的是氣團總質量遷移系數、空氣邊界層質量遷移系數以及采樣器邊界層質量遷移系數，單位為m·s-1；Ksv指的是采樣器/空氣分配系數；As指的是采樣器面積，單位為m2；Cv、Cvc、Cvi、Csi、Cs分別指的是質在環境空氣中濃度、在采樣箱中濃度、在空氣邊界層中濃度、在采樣器邊界層中濃度以及在采樣器中濃度，單位為ng·m-3；Q指的是空氣進入采樣箱中速度，單位為m3·d-1。在大氣環境中，SVOCs在PAS的交換需要經歷圖2中的幾個階段，首先，在采樣開始階段，隨著采樣時間的延長，SVOCs在PAS中不斷累積，而隨著累計量的緩慢增加，即可進入采樣曲線階段，最后，PAS吸收SVOCs與釋放SVOCs量相等，進而達到平衡狀態。

在大氣持久性有機污染物的被動采集過程中，很多因素都會對PAS累積SVOCs量產生一定的影響，比如溫度、風速等等。如果SVOCs的濃度能夠達到一定的范圍，則在層流條件下，空氣邊界層厚度就會對SVOCs在PAS以及空氣之間的交換速度產生較大影響，風速越大，則邊界厚度會不斷減少，與此同時，被動采樣的速度則會不斷提升。除此以外，溫度因素會對采樣器空氣分配系數產生較大影響。對此，在大氣持久性有機污染物的被動采集過程中，應該加強各類影響因素控制，保證采樣質量[3]。

4 結語

本文主要對大氣中的持久有機污染物采集技術進行了詳細探究。在大氣環境中，持久有機污染物的危害性較大，容易發生富集，進而對人類的生活環境、身體健康構成嚴重威脅。持久有機污染物采集設備種類較多，在實際應用中，應結合具體情況合理選用，并加強采樣精度控制，保證采樣效果[4]。

參考文獻

[1]朱青青，劉國瑞，張憲等.大氣中持久性有機污染物的采樣技術進展[J].生態毒理學報，2016，11（2）：50-60.

[2]劉征侃，楊利民，王秋泉.大氣持久性有機污染物分析研究進展[J].環境化學，2011，30（1）：272-280.

[3]薛永剛，龔平，王小萍等.持久性有機污染物在森林生態系統中的環境行為研究[J].地理科學進展，2013，32（2）：278-287.

[4]周益輝，曾毅夫，湛志華，龍桂花.城市生活垃圾處理的現狀與管理研究[J].中國環保產業，2011（09）：45-46.

收稿日期：2018-05-18

作者簡介：龔娟（1981-），女，本科，工程師，研究方向為環境監測。