德州、北京重污染过程PM 2.5 中PAHs污染特征及来源分析
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ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ( ＰＡＨｓ) ꎻ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓꎻ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓꎻ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ｒａｔｉｏｓꎻ ｔｏｘｉｃ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ
( ＴＥＱ)
１ 月１—４ 日ꎬＰ６ 为 １ 月 ８—１３ 日.
１ ２ 样品预处理
根据 ＯＣ 浓度截取 ＯＣ 质量约为 ４００ μｇ 的石英
膜样品ꎬ置于 １２５ ｍＬ 提取罐中ꎬ在样品膜上加入一定
大气颗粒物中的 ＰＡＨｓ 是一类重要的有机物ꎬ在
气颗粒物智能采样仪( ＴＨ￣１６Ａ) ꎬ４ 个通道切割粒径
煤燃烧、生物质燃烧及机动车尾气被认为是大气颗粒
ＰＭ ２ ５ 浓度ꎬ其余 ３ 个通道均放置石英膜ꎬ用于有机碳
环境中广泛存在ꎬ主要来自于不完全燃烧过程
物中 ＰＡＨｓ 的主要来源
[３]
[１￣２]
Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ( ＩＪＲＣ) ꎬ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７１ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ＰＡＨｓ ａｒｅ ｏｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｎｃｅｒｎ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｃａｒቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉｎｏｇｅｎｉｃ ａｎｄ ｍｕｔａｇｅｎｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ. Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ
( Ｎｏ.９１８４４３０１ꎬ ９１５４４２１４)
第１期
李 晓等:德州、北京重污染过程 ＰＭ ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 污染特征及来源分析
５ ５
ＰＡＨｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＰＭ ２ ５
第 ３４ 卷 第 １ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 １ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.１
Ｊａｎ.ꎬ２０２１
德州、北京重污染过程 ＰＭ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 污染特征及来源分析
李 晓ꎬ 范瀚允ꎬ 吴兴贺ꎬ 徐 楠ꎬ 郭 松ꎬ 胡 敏 ∗
年 １ 月 １９ 日ꎬ采样时段为 ０８:３０—翌日 ０８:００ꎬ时长
为 ２３ ５ ｈ. 根据采样过程中 ＰＭ ２ ５ 浓度水平变化ꎬ选
取 ６ 次重污染过程( Ｐ１ ~ Ｐ６) 进行 ＰＡＨｓ 分析ꎬ其中
Ｐ１ 为 １１ 月 ２３—２７ 日ꎬＰ２ 为 １１ 月 ２８ 日—１２ 月 ３ 日ꎬ
Ｐ３ 为 １２ 月 １４—１６ 日ꎬＰ４ 为 １２ 月 １８—２１ 日ꎬＰ５ 为
基金项目: 大气重污染成因与治理攻关项目( Ｎｏ.ＤＱＧＧ０１０３) ꎻ 国家自然科学基金项目( Ｎｏ.９１８４４３０１ꎬ ９１５４４２１４)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.ＤＱＧＧ０１０３) ꎻ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
收稿日期: ２０２０￣０８￣２９ 修订日期: ２０２０￣１１￣１７
作者简介: 李晓(１９８８￣) ꎬ女ꎬ河南驻马店人ꎬｌｉｘｉａｏ９０６０＠ ｐｋｕ.ｅｄｕ.ｃｎ.
∗责任作者ꎬ胡敏(１９６６￣) ꎬ女ꎬ沈阳人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ博导ꎬ主要从事气溶胶物理化学特性及其环境影响研究ꎬ ｍｉｎｈｕ＠ ｐｋｕ.ｅｄｕ.ｃｎ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ＰＡＨｓ ｄｕｒｉｎｇ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓꎬ ＰＭ２ ５ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｚｈｏｕ ｉｎ ｔｈｅ
Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｐｌａｉｎ ｆｒｏｍ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １７ｔｈ ꎬ ２０１８ ｔｏ Ｊａｎｕａｒｙ １９ｔｈ ꎬ ２０１９. ２６ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｉｎ ＰＭ２ ５ ｄｕｒｉｎｇ ｓｉｘ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓ ｗｅｒｅ
ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｒａｔｉｏｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｘｈａｕｓｔꎬ ｃｏａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ａｔ ｂｏｔｈ ｓｉｔｅｓ. Ａ ｍｏｒｅ
ｏｂｖｉｏｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｖｉａ ａ ｔｒａｃｅｒ￣ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＡＨｓ ｔｏ ｌｅｖｏｇｌｕｃｏｓａｎ ｉｎ ｆｒｅｓｈ
ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ￣ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ( ＧＣ￣ＭＳ). Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ: ( １) Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＡＨｓ ｄｕｒｉｎｇ ｓｉｘ
ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ６２ ｔｏ １９１ ｎｇ∕ｍ３ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕꎬ ａｎｄ ｆｒｏｍ ６１ ｔｏ １２９ ｎｇ∕ｍ３ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ. (２) Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ∑２６ ＰＡＨｓ∕ＰＭ２ ５
Ｅｐｉｓｏｄｅｓ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕ ａｎｄ Ｂｅｉｊｉｎｇ
ＬＩ Ｘｉａｏꎬ ＦＡＮ Ｈａｎｙｕｎꎬ ＷＵ Ｘｉｎｇｈｅꎬ ＸＵ Ｎａｎꎬ ＧＵＯ Ｓｏｎｇꎬ ＨＵ Ｍｉｎ ∗
Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｊｏｉｎｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｉｎｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
北京大学环境科学与工程学院ꎬ 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室ꎬ 教育部区域污染控制国际合作联合实验室ꎬ 北京
１００８７１
摘要: 为探讨华北地区秋冬季重污染过程 ＰＭ ２ ５( 细颗粒物) 中 ＰＡＨｓ( 多环芳烃) 的污染水平、分布特征及来源ꎬ分别采集 ２０１８
年 １１ 月 １７ 日—２０１９ 年 １ 月 １９ 日德州市和北京市 ＰＭ ２ ５ 样品ꎬ利用气相色谱￣质谱法测量两个站点 ６ 次重污染过程中 ２６ 种 ＰＡＨｓ
过程中ꎬ北京站点单位质量 ＰＭ ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 的浓度较高ꎬ两个点位 ＰＡＨｓ 分子组成分布特征及来源较为相似ꎬ且均对人体健康存在
潜在危害ꎻ应进一步加强对 ＰＡＨｓ 浓度水平的控制ꎬ这不仅有利于持续改善 ＰＭ ２ ５ 污染ꎬ也有助于减轻人体潜在的健康风险.
关键词: 多环芳烃( ＰＡＨｓ) ꎻ 细颗粒物ꎻ 重污染过程ꎻ 特征比值ꎻ 毒性当量
ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇꎬ ａｌｔｈｏｕｇｈ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ. ( ３) Ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｗｅｒｅ ｂｅｎｚｏ[ ｂ] ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅꎬ
ｂｅｎｚｏ[ ａ] ｐｙｒｅｎｅ ( Ｂａｐ) ꎬ ｂｅｎｚｏ [ ａ] ａｎｔｈｒａｃｅｎｅꎬ ｍｅｔｈｙｌ￣ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ ａｎｄ ｒｅｔｅｎｅꎬ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ ５０％ ｏｆ ∑ ２６ ＰＡＨｓ. ( ４) Ｔｈｅ
浓度水平ꎬ分析 ＰＡＨｓ 污染特征、分子组成分布及其来源ꎬ并利用毒性当量因子估算了 ＰＡＨｓ 毒性. 结果表明:①６ 次重污染过程
中ꎬ德州站点∑ ２６ ＰＡＨｓ 浓度为 ６２ ~ １９１ ｎｇ∕ｍ３ ꎬ北京站点为 ６１ ~ １２９ ｎｇ∕ｍ３ . ②单位质量 ＰＭ ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 的浓度北京站点更高. ③两
致人类致癌三类用以评价其暴露风险
[５￣６]
. 我国大气
中 ＰＡＨｓ 浓 度 在 ２０ ~ １ ９７０ ｎｇ∕ｍ 之 间ꎬ 多 集 中 在
３
１０ ~ １０ ｎｇ∕ｍ 水平ꎻ北方大气中 ＰＡＨｓ 的浓度水平
２
３
３
普遍高于南方
[７]
. ＰＡＨｓ 的分子组成特征反映了其来
源和在大气中的演变规律. 燃煤源排放的 ＰＡＨｓ 一般
中图分类号: Ｘ５１３ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０１￣００５４￣０９
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２０ １１ １８
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｉｎ ＰＭ ２ ５ ｄｕｒｉｎｇ Ｗｉｎｔｅｒ Ｈｅａｖｙ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
是 ２ ~ ４ 环的低分子量 ＰＡＨｓ
则以高环数的 ＰＡＨｓ 为主
[８]
ꎬ机动车排放的 ＰＡＨｓ
. ＰＡＨｓ 在大气中主要以
均为 ＰＭ ２ ５ ꎬ其中一个通道放置 Ｔｅｆｌｏｎ 膜ꎬ用于测定
( ＯＣ) 、元 素 碳 ( ＥＣ) 和 ＰＡＨｓ 的 分 析. 采 样 流 量 为
１６ ７ Ｌ∕ｍｉｎꎬ采样时间为 ２０１８ 年 １１ 月 １７ 日—２０１９
( Ａｍｂｉｅｎｔ Ａｉｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄꎬ ＧＢ ３０９５￣２０１２) ꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ. Ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ
ｂｏｔｈ ｓｉｔｅｓ ｈａｖｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓꎬ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ∑ ２６ ＰＡＨｓ∕ＰＭ ２ ５ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ.
个站点 ＰＡＨｓ 分子组成分布较为一致ꎬ萘、蒽、芴等低分子量的 ＰＡＨｓ 浓度较低ꎬ高分子量 ＰＡＨｓ 浓度较高ꎬ浓度最高的分别为
苯并[ ｂ] 荧蒽、苯并[ ａ] 芘、苯并[ ａ] 蒽和甲基荧蒽等. ④特征比值结果显示ꎬＰＡＨｓ 来源包括柴油车尾气、燃煤和生物质燃烧ꎬ德州
站点受生物质燃烧影响更为显著. ⑤毒性当量计算结果表明ꎬ德州站点毒性当量浓度( ＴＥＱ) 高于北京站点ꎬ６ 次重污染过程中两
.
. ＰＡＨｓ 是具有两个或两个
以上苯环的有机化合物ꎬ具有显著的毒性、半挥发性
及难 降 解 性 等 特 征
[４]
ꎬ 国 际 癌 症 研 究 机 构 ＩＡＲＣ
( Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｇｅｎｃｙ ｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃａｎｃｅｒ) 将其分
为明确的人类致癌物、很可能导致人类致癌及可能导
个站点 ＰＡＨｓ 的 ＴＥＱ 平均值在 ６ ５ ~ １７ ２ ｎｇ∕ｍ３ 之间ꎬ低于国内其他一些地区ꎬ但苯并[ ａ] 芘的浓度在 ５ ２ ~ １３ １ ｎｇ∕ｍ３ 之间ꎬ超
过了 ＧＢ ３０９５—２０１２« 环境空气质量标准» 日均值的标准限值(２ ５ ｎｇ∕ｍ３ ) ꎬ对人体健康存在潜在危害. 研究显示:秋冬季重污染
ｂｉｏｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ａｅｒｏｓｏｌｓ. (５) Ｔｈｅ Ｂａｐ ｔｏｘｉｃ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ( ＴＥＱ) ｗｅｒｅ ６ ５￣１７ ２ ｎｇ∕ｍ３ ꎬ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｖａｌｕｅｓ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕ ｔｈａｎ
ｔｈｏｓｅ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ. Ｔｈｅ ＢａＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ５ ２ ｔｏ １３ １ ｎｇ∕ｍ３ ａｎｄ ｅｘｃｅｅｄｅｄ ＢａＰ ｓｔａｎｄａｒｄ (２４ ｈ ａｖｅｒａｇｅ: ２ ５ ｎｇ∕ｍ３ ) ｉｎ Ｃｈｉｎａ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ( ＰＡＨｓ) ꎻ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓꎻ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓꎻ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ｒａｔｉｏｓꎻ ｔｏｘｉｃ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ
( ＴＥＱ)
１ 月１—４ 日ꎬＰ６ 为 １ 月 ８—１３ 日.
１ ２ 样品预处理
根据 ＯＣ 浓度截取 ＯＣ 质量约为 ４００ μｇ 的石英
膜样品ꎬ置于 １２５ ｍＬ 提取罐中ꎬ在样品膜上加入一定
大气颗粒物中的 ＰＡＨｓ 是一类重要的有机物ꎬ在
气颗粒物智能采样仪( ＴＨ￣１６Ａ) ꎬ４ 个通道切割粒径
煤燃烧、生物质燃烧及机动车尾气被认为是大气颗粒
ＰＭ ２ ５ 浓度ꎬ其余 ３ 个通道均放置石英膜ꎬ用于有机碳
环境中广泛存在ꎬ主要来自于不完全燃烧过程
物中 ＰＡＨｓ 的主要来源
[３]
[１￣２]
Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ( ＩＪＲＣ) ꎬ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７１ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ＰＡＨｓ ａｒｅ ｏｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｎｃｅｒｎ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｃａｒቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉｎｏｇｅｎｉｃ ａｎｄ ｍｕｔａｇｅｎｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ. Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ
( Ｎｏ.９１８４４３０１ꎬ ９１５４４２１４)
第１期
李 晓等:德州、北京重污染过程 ＰＭ ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 污染特征及来源分析
５ ５
ＰＡＨｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＰＭ ２ ５
第 ３４ 卷 第 １ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 １ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.１
Ｊａｎ.ꎬ２０２１
德州、北京重污染过程 ＰＭ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 污染特征及来源分析
李 晓ꎬ 范瀚允ꎬ 吴兴贺ꎬ 徐 楠ꎬ 郭 松ꎬ 胡 敏 ∗
年 １ 月 １９ 日ꎬ采样时段为 ０８:３０—翌日 ０８:００ꎬ时长
为 ２３ ５ ｈ. 根据采样过程中 ＰＭ ２ ５ 浓度水平变化ꎬ选
取 ６ 次重污染过程( Ｐ１ ~ Ｐ６) 进行 ＰＡＨｓ 分析ꎬ其中
Ｐ１ 为 １１ 月 ２３—２７ 日ꎬＰ２ 为 １１ 月 ２８ 日—１２ 月 ３ 日ꎬ
Ｐ３ 为 １２ 月 １４—１６ 日ꎬＰ４ 为 １２ 月 １８—２１ 日ꎬＰ５ 为
基金项目: 大气重污染成因与治理攻关项目( Ｎｏ.ＤＱＧＧ０１０３) ꎻ 国家自然科学基金项目( Ｎｏ.９１８４４３０１ꎬ ９１５４４２１４)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.ＤＱＧＧ０１０３) ꎻ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
收稿日期: ２０２０￣０８￣２９ 修订日期: ２０２０￣１１￣１７
作者简介: 李晓(１９８８￣) ꎬ女ꎬ河南驻马店人ꎬｌｉｘｉａｏ９０６０＠ ｐｋｕ.ｅｄｕ.ｃｎ.
∗责任作者ꎬ胡敏(１９６６￣) ꎬ女ꎬ沈阳人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ博导ꎬ主要从事气溶胶物理化学特性及其环境影响研究ꎬ ｍｉｎｈｕ＠ ｐｋｕ.ｅｄｕ.ｃｎ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ＰＡＨｓ ｄｕｒｉｎｇ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓꎬ ＰＭ２ ５ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｚｈｏｕ ｉｎ ｔｈｅ
Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｐｌａｉｎ ｆｒｏｍ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １７ｔｈ ꎬ ２０１８ ｔｏ Ｊａｎｕａｒｙ １９ｔｈ ꎬ ２０１９. ２６ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｉｎ ＰＭ２ ５ ｄｕｒｉｎｇ ｓｉｘ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓ ｗｅｒｅ
ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｒａｔｉｏｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｘｈａｕｓｔꎬ ｃｏａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ａｔ ｂｏｔｈ ｓｉｔｅｓ. Ａ ｍｏｒｅ
ｏｂｖｉｏｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｖｉａ ａ ｔｒａｃｅｒ￣ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＡＨｓ ｔｏ ｌｅｖｏｇｌｕｃｏｓａｎ ｉｎ ｆｒｅｓｈ
ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ￣ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ( ＧＣ￣ＭＳ). Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ: ( １) Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＡＨｓ ｄｕｒｉｎｇ ｓｉｘ
ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ６２ ｔｏ １９１ ｎｇ∕ｍ３ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕꎬ ａｎｄ ｆｒｏｍ ６１ ｔｏ １２９ ｎｇ∕ｍ３ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ. (２) Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ∑２６ ＰＡＨｓ∕ＰＭ２ ５
Ｅｐｉｓｏｄｅｓ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕ ａｎｄ Ｂｅｉｊｉｎｇ
ＬＩ Ｘｉａｏꎬ ＦＡＮ Ｈａｎｙｕｎꎬ ＷＵ Ｘｉｎｇｈｅꎬ ＸＵ Ｎａｎꎬ ＧＵＯ Ｓｏｎｇꎬ ＨＵ Ｍｉｎ ∗
Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｊｏｉｎｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｉｎｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
北京大学环境科学与工程学院ꎬ 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室ꎬ 教育部区域污染控制国际合作联合实验室ꎬ 北京
１００８７１
摘要: 为探讨华北地区秋冬季重污染过程 ＰＭ ２ ５( 细颗粒物) 中 ＰＡＨｓ( 多环芳烃) 的污染水平、分布特征及来源ꎬ分别采集 ２０１８
年 １１ 月 １７ 日—２０１９ 年 １ 月 １９ 日德州市和北京市 ＰＭ ２ ５ 样品ꎬ利用气相色谱￣质谱法测量两个站点 ６ 次重污染过程中 ２６ 种 ＰＡＨｓ
过程中ꎬ北京站点单位质量 ＰＭ ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 的浓度较高ꎬ两个点位 ＰＡＨｓ 分子组成分布特征及来源较为相似ꎬ且均对人体健康存在
潜在危害ꎻ应进一步加强对 ＰＡＨｓ 浓度水平的控制ꎬ这不仅有利于持续改善 ＰＭ ２ ５ 污染ꎬ也有助于减轻人体潜在的健康风险.
关键词: 多环芳烃( ＰＡＨｓ) ꎻ 细颗粒物ꎻ 重污染过程ꎻ 特征比值ꎻ 毒性当量
ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇꎬ ａｌｔｈｏｕｇｈ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ. ( ３) Ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｗｅｒｅ ｂｅｎｚｏ[ ｂ] ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅꎬ
ｂｅｎｚｏ[ ａ] ｐｙｒｅｎｅ ( Ｂａｐ) ꎬ ｂｅｎｚｏ [ ａ] ａｎｔｈｒａｃｅｎｅꎬ ｍｅｔｈｙｌ￣ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ ａｎｄ ｒｅｔｅｎｅꎬ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ ５０％ ｏｆ ∑ ２６ ＰＡＨｓ. ( ４) Ｔｈｅ
浓度水平ꎬ分析 ＰＡＨｓ 污染特征、分子组成分布及其来源ꎬ并利用毒性当量因子估算了 ＰＡＨｓ 毒性. 结果表明:①６ 次重污染过程
中ꎬ德州站点∑ ２６ ＰＡＨｓ 浓度为 ６２ ~ １９１ ｎｇ∕ｍ３ ꎬ北京站点为 ６１ ~ １２９ ｎｇ∕ｍ３ . ②单位质量 ＰＭ ２ ５ 中 ＰＡＨｓ 的浓度北京站点更高. ③两
致人类致癌三类用以评价其暴露风险
[５￣６]
. 我国大气
中 ＰＡＨｓ 浓 度 在 ２０ ~ １ ９７０ ｎｇ∕ｍ 之 间ꎬ 多 集 中 在
３
１０ ~ １０ ｎｇ∕ｍ 水平ꎻ北方大气中 ＰＡＨｓ 的浓度水平
２
３
３
普遍高于南方
[７]
. ＰＡＨｓ 的分子组成特征反映了其来
源和在大气中的演变规律. 燃煤源排放的 ＰＡＨｓ 一般
中图分类号: Ｘ５１３ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０１￣００５４￣０９
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２０ １１ １８
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ＰＡＨｓ ｉｎ ＰＭ ２ ５ ｄｕｒｉｎｇ Ｗｉｎｔｅｒ Ｈｅａｖｙ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
是 ２ ~ ４ 环的低分子量 ＰＡＨｓ
则以高环数的 ＰＡＨｓ 为主
[８]
ꎬ机动车排放的 ＰＡＨｓ
. ＰＡＨｓ 在大气中主要以
均为 ＰＭ ２ ５ ꎬ其中一个通道放置 Ｔｅｆｌｏｎ 膜ꎬ用于测定
( ＯＣ) 、元 素 碳 ( ＥＣ) 和 ＰＡＨｓ 的 分 析. 采 样 流 量 为
１６ ７ Ｌ∕ｍｉｎꎬ采样时间为 ２０１８ 年 １１ 月 １７ 日—２０１９
( Ａｍｂｉｅｎｔ Ａｉｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄꎬ ＧＢ ３０９５￣２０１２) ꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ. Ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ
ｂｏｔｈ ｓｉｔｅｓ ｈａｖｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓꎬ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ∑ ２６ ＰＡＨｓ∕ＰＭ ２ ５ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ.
个站点 ＰＡＨｓ 分子组成分布较为一致ꎬ萘、蒽、芴等低分子量的 ＰＡＨｓ 浓度较低ꎬ高分子量 ＰＡＨｓ 浓度较高ꎬ浓度最高的分别为
苯并[ ｂ] 荧蒽、苯并[ ａ] 芘、苯并[ ａ] 蒽和甲基荧蒽等. ④特征比值结果显示ꎬＰＡＨｓ 来源包括柴油车尾气、燃煤和生物质燃烧ꎬ德州
站点受生物质燃烧影响更为显著. ⑤毒性当量计算结果表明ꎬ德州站点毒性当量浓度( ＴＥＱ) 高于北京站点ꎬ６ 次重污染过程中两
.
. ＰＡＨｓ 是具有两个或两个
以上苯环的有机化合物ꎬ具有显著的毒性、半挥发性
及难 降 解 性 等 特 征
[４]
ꎬ 国 际 癌 症 研 究 机 构 ＩＡＲＣ
( Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｇｅｎｃｙ ｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃａｎｃｅｒ) 将其分
为明确的人类致癌物、很可能导致人类致癌及可能导
个站点 ＰＡＨｓ 的 ＴＥＱ 平均值在 ６ ５ ~ １７ ２ ｎｇ∕ｍ３ 之间ꎬ低于国内其他一些地区ꎬ但苯并[ ａ] 芘的浓度在 ５ ２ ~ １３ １ ｎｇ∕ｍ３ 之间ꎬ超
过了 ＧＢ ３０９５—２０１２« 环境空气质量标准» 日均值的标准限值(２ ５ ｎｇ∕ｍ３ ) ꎬ对人体健康存在潜在危害. 研究显示:秋冬季重污染
ｂｉｏｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ａｅｒｏｓｏｌｓ. (５) Ｔｈｅ Ｂａｐ ｔｏｘｉｃ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ( ＴＥＱ) ｗｅｒｅ ６ ５￣１７ ２ ｎｇ∕ｍ３ ꎬ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｖａｌｕｅｓ ｉｎ Ｄｅｚｈｏｕ ｔｈａｎ
ｔｈｏｓｅ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ. Ｔｈｅ ＢａＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ５ ２ ｔｏ １３ １ ｎｇ∕ｍ３ ａｎｄ ｅｘｃｅｅｄｅｄ ＢａＰ ｓｔａｎｄａｒｄ (２４ ｈ ａｖｅｒａｇｅ: ２ ５ ｎｇ∕ｍ３ ) ｉｎ Ｃｈｉｎａ