大氣顆粒物中多環芳烴的檢測技術及污染特征研究進展

趙英霞

摘 ?要：多環芳烴（PAHs）是一類具有致癌、致畸和遺傳毒性的有機化合物，在環境中普遍存在，對人類健康及環境質量具有重要而深遠的影響。人類活動特別是化石燃料的不完全燃燒是大氣環境中PAHs的主要來源。本文對PAHs的分析測定方法、我國各區域的PAHs污染特征及來源分析進行了比較和總結，并對今后大氣顆粒物中PAHs的研究重點和管理控制決策進行了展望。

關鍵詞：大氣顆粒物;多環芳烴;污染特征

1 前言

隨著經濟的快速發展和煤炭石油等化石燃料的不斷消耗，大氣顆粒物污染問題日益嚴峻，其危害也逐漸被人們認識到，可吸入顆粒（PM2.5和PM10）污染已經成為全世界普遍關注的環境問題。有報告顯示，中國的500個城市中，只有不到1%的城市達到世界衛生組織推薦的空氣質量標準，與此同時，世界上污染最嚴重的10個城市有7個在中國。一些流行病學研究顯示，粒徑小于2.5μm的細顆粒能夠隨著呼吸作用進入肺部，并沉積于肺泡組織中難以排出，而且粒徑越小越容易富集對人類有害的重金屬、多環芳經、多環苯類等致癌物和細菌、病毒。

多環芳烴（PAHs）是一類具有兩個或者兩個以上苯環的持久性有機污染物，其中四到六環的稠環芳烴具有較強的致癌性，而且PAHs還可以通過生化反應攻擊DNA和蛋白質等生物大分子，影響其生理功能。因此，大氣顆粒污染物中PAHs的監測及來源分析對于保護人體健康，提出控制大氣污染物的針對性措施具有重要意義。

2 PAHs的分析測定

對大氣顆粒物中PAHs的濃度進行測定解析需要經過樣品采集、前處理、儀器分析三個步驟。樣品采集的方法有纖維濾膜法、固體吸附法和纖維濾膜-固體吸附聯用法。樣品前處理的常規提取方法有索氏提取法、超聲提取法、超臨界流體萃取及固相微萃取等，此外，熱脫附技術可以克服傳統技術耗時耗力、易引入干擾雜質的缺點，直接在氣相色譜進樣口前端通過高溫加熱將目標物質從基質上脫附分離，隨后在載氣流的帶領下進入氣相色譜。目前大氣顆粒物中多環芳烴的檢測方法有氣相色譜-質譜法、高效液相色譜法和熒光分光光度法。

江陽等[1]使用玻璃纖維濾紙采集樣品，正己烷-丙酮溶劑將玻璃纖維濾紙上的PAHs萃取后，利用配有紫外和熒光檢測器的高效液相色譜法進行測定，色譜柱為CAPCELL PAK C18。李建平等[2]采用乙腈超聲提取法作為前處理技術，然后通過超高效液相色譜-二極管陣列檢測器法測定了大氣顆粒物PM2.5中16種PAHs，該方法具有靈敏度高，準確度好，分析時間短的優點。李春欣[3]利用嵌入式一體化超聲提取凈化裝置為前處理技術，將鎂鋁雙金屬復合氧化物（Mg-Al-LDO）作為凈化吸附劑，然后利用氣相色譜電子轟擊電離源質譜法對16種PAHs進行簡便、快速、可靠的檢測。范茜茜等[4]對比熱脫附和索氏提取兩種前處理方法，并對二級熱脫附-氣相色譜-質譜（TD-GC-MS）法進行優化，檢測了北京大氣顆粒物PM2.5中18種PAHs，其中3-5環的PAHs測定值與索氏提取結果一致性較好，由于二級熱脫附法減少了前處理的步驟，因此部分物質的檢測結果準確性優于索氏提取法。

3 PAHs污染特征研究

新疆克拉瑪依市是我國重要的石油石化基地，PAHs具有代表性的污染物之一。李剛等[5]研究了供暖期和非供暖期克拉瑪依中心城區PM10和PM2.5中PAHs的濃度水平和變化特征，采用特征結構和特征成分分析法分析了該區域大氣污染排放特征。研究結果表明，供暖期大氣顆粒物中PAHs不僅含量明顯大于非供暖期，而且PAHs污染物的種類比非供暖期多三種。通過結構和特征因子分析，供暖期PAHs來源以燃煤排放為主，非供暖期其來源以柴油車排放為主。對烏魯木齊生活區的研究結果顯示，大氣中的PAHs主要以高環為主;春節期間顆粒物中PAHs以3-4環化合物為主;烏魯木齊大氣中PAHs主要來源是燃煤和機動車尾氣，春節前機動車尾氣對PAHs的貢獻率大，春節期間機動車的貢獻率減少。蘭州市城關區和西固區同樣也是采暖期PAHs污染比非采暖期嚴重，研究表明采暖期PAHs以四環為主，主要來源于機動車尾氣排放和天然氣燃燒、煤炭燃燒;而非采暖期PAHs以三環為主，主要來源于機動車尾氣排放和煤炭燃燒。呼和浩特市回民區和賽罕區的大氣PM2.5濃度具有季節變化趨勢，冬季PM2.5濃度最高，夏季PM2.5濃度最低;兩區大氣PM2.5中PAHs濃度排在前三位的成分依次為萘、苯并[b]熒蒽和二苯并[a，h]蒽。該市大氣PM2.5中PAHs主要來源于燃煤和機動車排放。刁格樂等[6]對吉林市非采暖期和采暖期大氣PM2.5中重金屬和多環芳烴的污染情況進行了分析研究，研究結果與其他冬季采暖城市的情況相似，該市工業區的污染比較嚴重，大氣顆粒物中重金屬和PAHs主要來源于燃煤、石油化工、揚塵（建筑揚塵和土壤揚塵）和車輛混合污染。武漢市經濟技術開發區和江岸區大氣總懸浮顆粒物中16種PAHs的濃度遠高于環境質量標準，PAHs中5-6環的化合物最多，2-3環的化合物較少，PAHs主要來源是石油燃燒和柴油型機動車尾氣排放。近幾年武漢市大氣顆粒物中PAHs污染水平研究結果顯示PAHs污染程度呈上升趨勢。上海市全年大氣PM2.5中PAHs組成結構以低環PAHs為主，其中有7種明確致癌的PAHs單體含量較高，而氣相中PAHs組成以2-3環PAHs為主，7種明確致癌的PAHs含量較低。源解析研究結果顯示，PM2.5中PAHs主要來源于薪柴燃燒/交通源（38.71%），鋼鐵工廠排放源（23.55%），石油燃燒/泄露源（20.98%），熱電廠等固定污染源（16.76%），而氣相中PAHs主要來源于薪柴/柴油燃燒源（45.96%），工業排放源（29.98%），焦化源（24.06%）。

4 展望

現階段的研究一般比較注重大氣PM2.5中PAHs的污染特征績來源分析，大氣顆粒物中的PAHs濃度檢測技術及源解析分析方法已經比較成熟，然而對于PAHs的遷移轉化及吸附解吸等研究尚缺乏更加系統的分析。因此在未來的研究中，應加大力度開展PAHs在大氣、水體及土壤環境中的遷移轉化行為研究。另外，在重點區域及工業生產區應加強大氣PAHs控制與減排管理和決策方面的研究，完善新型煤化工行業（煤制氣、煤制油）的大氣污染物排放標準，在生產原料、PAHs控制裝置、防治機動車污染專項規定、建立區域聯防體系等方面制定相關機制措施，形成高效合理的污染治理長期計劃。

參考文獻

[1]江陽，劉滔，汪文家等.加速溶劑萃取-高效液相色譜法同時測定大氣顆粒物PM2.5中16種多環芳烴[J].中國測試，2015，41（6）：43-46.

[2]李建平，渠志華，王辰等.大氣顆粒物PM2.5中16種多環芳烴的超高效液相色譜測定法[J].環境與健康雜志，2017，34（2）：164-166.

[3]李春欣.大氣顆粒物及茶葉中多環芳烴類分析方法的研究及應用[D].北京：北京化工大學，2017.

[4]范茜茜，史咲頔，邱興華等.二級熱脫附結合氣相色譜-質譜聯用分析大氣細顆粒物中多環芳烴類污染物[J].環境科學學報，2018，38（6）：2304-2311.

[5]李剛，劉嫻.克拉瑪依市中心城區顆粒物中多環芳烴污染特征[J].干旱環境監測，2016，30（3）：113-116.

[6]刁格樂，鮑秋陽，馬玉芹.東北地區吉林市大氣PM2.5中有機物及重金屬的污染特征研究[J].東北師大學報（自然科學版），2018，50（3）：147-156.