泰州市大氣顆粒物中多環(huán)芳烴污染特征分析

夏海軍，董 杰，曹 鵬

（1.安徽省宣城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，安徽 宣城 242000；2.安徽泰科檢測科技有限公司，合肥 230001；3.南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

霧霾天氣與人們的生活息息相關(guān)，近年來受到人們的廣泛關(guān)注。目前，我國大氣污染比較嚴(yán)重，大氣顆粒物平均濃度較高。大氣環(huán)境惡化導(dǎo)致呼吸道疾病高發(fā)，人們開始關(guān)注霧霾的危害。霧霾中的細(xì)小顆粒物可以吸附環(huán)境中有毒有害物質(zhì)，通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入鼻腔、支氣管甚至肺部，對人體造成不可估量的傷害。多環(huán)芳烴（PAHs）就是其中危害較大的物質(zhì)之一[1]。大氣顆粒物中，多環(huán)芳烴的源解析方法有特征比值法、主成分分析法、特征化合物法、正定矩陣分解法等[2]。本文采用特征比值法和特征化合物法對泰州市大氣顆粒物中PAHs進(jìn)行源解析，以降低大氣顆粒物中PAHs污染，改善泰州市大氣環(huán)境。

1 試驗(yàn)

1.1 樣品采集

本次試驗(yàn)采用大流量TSP/PM10（總懸浮顆粒物/可吸入顆粒物）采樣器，采樣流速為1.05 m3/min，采用玻璃纖維濾膜。采樣點(diǎn)位于泰州南京理工大學(xué)研究院天臺，距離地面約15 m。采樣點(diǎn)周圍開闊，無障礙物遮擋。采樣前先將玻璃纖維濾膜于溫度400 ℃的馬弗爐中灼燒2 h，去除有機(jī)成分的干擾。取出濾膜冷卻，然后在恒溫恒濕箱中平衡24 h。對平衡后的濾膜進(jìn)行稱重編號，并于-4 ℃溫度下保存，待用。

采樣時(shí)間為3月31日到5月11日（特殊天氣除外），共采集20份樣品。采集好的樣品以密封袋密封，恒溫恒濕箱中平衡24 h后稱重并于-4 ℃溫度下保存。采樣時(shí)，在現(xiàn)場環(huán)境中放一張?zhí)幚砗玫臑V膜，不通過氣流，24 h后與采樣濾膜一起收回、密封、于-4 ℃溫度下保存，并與樣品進(jìn)行同樣的后期處理，此樣品作為全程序空白。

1.2 樣品預(yù)處理

本次試驗(yàn)采用甲醇做提取溶劑。提取處理前所用的玻璃儀器全部超聲清洗20 min后，用純水清洗再烘干，試驗(yàn)前以甲醇潤洗。將剪刀用甲醇處理后，取濾膜樣品，剪碎，加10 mL甲醇于超聲清洗器中超聲提取20 min（超聲溫度低于30 ℃），重復(fù)兩次，將兩次提取液混合。過孔徑0.22 μm的有機(jī)濾膜，抽濾去除其中顆粒物，抽濾后澄清液以氮?dú)獯蹈蓛x濃縮至1 mL左右，再以甲醇定容至1 mL，轉(zhuǎn)移至樣品瓶中低溫保存，待測。

1.3 樣品檢測分析方法

高效液相色譜分析采用規(guī)格4.6 mm×250 mm的C18色譜柱，柱溫為35 ℃。采用紫外檢測器，波長分別為254 nm、220 nm、230 nm和290 nm。流動(dòng)相為乙腈＋水。定量采用外標(biāo)法。用乙腈將PAHs混合標(biāo)樣稀釋至適當(dāng)濃度。定性依據(jù)紫外光譜圖及保留時(shí)間。梯度洗脫程序如表1所示。

表1 梯度洗脫程序

本研究采用抽樣平行試驗(yàn)（每隔10個(gè)樣品做一次平行樣）、全程序空白和加標(biāo)回收率試驗(yàn)進(jìn)行質(zhì)控[3]，以保證數(shù)據(jù)分析質(zhì)量。經(jīng)測定，空白加標(biāo)回收率為79.8%～114.6%，平行試驗(yàn)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.7%～6.8%，PAHs分析的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%～5.7%。

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣中PAHs濃度測定結(jié)果

泰州市大氣中16種PAHs的濃度值如表2所示，表中數(shù)據(jù)單位均為ng/m3。20份樣品檢出多種PAHs，其中以5環(huán)居多，苯并[b]熒蒽濃度最高，而萘、苊、芴、蒽、熒蒽、苯并[g,h,i]芘均未檢出。原因是高分子量多環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)比低分子量穩(wěn)定，多環(huán)的PAHs主要以吸附于顆粒物的形式存在，低環(huán)的PAHs在氣相中相對含量更高[4]。經(jīng)計(jì)算，苯并[a]芘濃度平均值為0.175 1 ng/m3，小于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）的24 h平均濃度限值（2.5 ng/m3）。

表2 泰州市大氣中PAHs濃度測定結(jié)果

2.2 大氣顆粒物中PAHs的來源解析

2.2.1 特征比值法

不同PAHs的特征比值判據(jù)如表3所示[5-7]。泰州市大氣顆粒物中，芘/苯并[a]芘、菲/（菲+蒽）、苯并[a]蒽/屈、苯并[b]熒蒽/苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘/苯并[g,h,i]芘的比值結(jié)果如表4所示。結(jié)合表3可知，泰州市大氣顆粒物中PAHs的主要來源是燃煤排放和車輛排放，其中車輛排放以汽油燃燒為主。

表3 不同PAHs的特征比值判據(jù)

表4 泰州市大氣顆粒物中PAHs的實(shí)際特征比值

2.2.2 特征化合物法

PAHs單體質(zhì)量濃度的差異與污染源有一定關(guān)系。低環(huán)（2～3環(huán)）的PAHs主要來自石油源，而燃煤燃燒則主要產(chǎn)生4環(huán)及4環(huán)以上的PAHs，機(jī)動(dòng)車尾氣中5～6環(huán)的PAHs含量較高。泰州市大氣顆粒物中，PAHs以4～6環(huán)為主，根據(jù)特征化合物法可知，PAHs的來源以燃煤排放和車輛排放為主，這與特征比值法所得結(jié)論相同。

3 結(jié)論

泰州市大氣中共檢出10種PAHs，其中以高環(huán)居多。另外，苯并[a]芘作為有毒有害物質(zhì)的典型代表，其在泰州市大氣中的濃度平均值為0.175 1 ng/m3，小于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）的24 h平均濃度限值（2.5 ng/m3），符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。特征比值法和特征化合物法的源解析結(jié)果一致，泰州市大氣顆粒物中，PAHs主要來源于燃煤排放和車輛排放。