贡嘎山海螺沟降雪中多环芳烃的短周期分布特征及来源分析

摘 要: 2013 年 1 月在贡嘎山海螺沟 3 个不同采样点共收集了多个雪样, 利用 GC-MS 分析了雪样中 16 种优 控多环芳烃的含量, 探讨了多环芳烃的短周期分布特征与来源, 估算了采样点与排放源的直线距离。结果显 示, 海螺沟各采样点雪样中多环芳烃的总含量在 163.7 ng/L~281.4 ng/L 之间, 其中菲的含量最高。雪样中 2~4
Geochimica ▌ Vol. 43 ▌ No. 4 ▌ pp. 358–364 ▌ July, 2014
第4期
余朝琦等: 贡嘎山海螺沟降雪中多环芳烃的短周期分布特征及来源分析
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球范围的污染传播[3]。 在高纬度或高海拔冰雪地区, 湿沉降(降雨、降
雪等)把大气中的多环芳烃带入到地面的冰雪中, 使 得部分 PAHs 在冰雪中产生积累。随着季节性气温 变化或者全球气温变暖的总趋势影响, 冰雪的融化 会将其中积累的 PAHs 释放到其他环境介质(如水 体、土壤、大气)中, 不仅对本区域的生态系统产生 影响, 而且对其他相关区域也有威胁。因此研究冰 川冰雪中的 PAHs 污染情况具有重要意义[4]。目前对 冰雪中有机污染物尤其是多环芳烃的研究主要集中 于南北极[5–9]、格陵兰[10]和阿尔卑斯山地区[11–13]。 针 对青藏高原地区的研究相对较晚, 数量上也相对较 少[4]。Wang et al. [14]对珠穆朗玛峰地区东绒布冰川 四个海拔高度新降雪样品中有机氯农药的浓度及其 随海拔的相关性做了报道。王峰等[15]对达索普冰川 积雪中的有机氯农药和多环芳烃的含量和分布进行 了研究。李全莲等[4]对祁连山七一冰川、唐古拉冬 克玛底冰川等 4 个冰川积雪中的多环芳烃分布特征 及其来源做了研究报道。
2 实验部分
2.1 样品前处理
本实验采用 C18 固相膜萃取的方式对样品中的 PAHs 进行富集。C18 固相萃取圆盘膜, 直径 47 mm, 购自美国 Supelco Analytical 公司。将 C18 圆盘膜固 定于砂芯抽滤装置上, 上样前先依次滤过体积均为 5 mL 的环己烷、正己烷、甲醇和纯净水来进行膜活 化。活化后, 将样品通过装有 C18 膜的抽滤装置, 流 速在 12~30 mL/min 之间, 样品抽滤结束后更换干净 抽滤瓶。用 5 mL 正己烷浸泡 C18 膜 10 min 后抽滤洗
本文的研究区域为贡嘎山海螺沟, 贡嘎山位于 青藏高原东缘, 大雪山脉的南端, 属于四川盆地与 青藏高原的过渡地带。海螺沟位于贡嘎雪峰脚下, 是贡嘎山东坡众多冰川中的一条, 以低海拔海洋性 冰川著称于世, 现代冰川和古冰川遗迹广泛分布。 沟内拥有大面积的原始森林, 蕴藏着大量珍惜动植 物资源[16]。因此这里一直是地质学、冰川学、生态 学等各领域科研人员的研究热点[17]。所以研究海螺 沟的环境污染情况不仅在于其生态意义更在于具有
收稿日期(Received): 2013-09-30; 改回日期(Revised): 2013-12-10; 接受日期(Accepted): 2014-03-26 基金项目: 国家自然科学基金(41073085); 四川省高等学校科技创新团队建设计划项目(12TD001) 作者简介: 余朝琦(1964–), 女, 工程师, 主要从事分析化学及地球化学实验研究。E-mail: yuchaoqi@ * 通讯作者(Corresponding author): LI Chong-ying, E-mail: lichy@, Tel: +86-28-84077239
(College of Materials and Chemistry and Chemical Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)
Abstract: Snow samples were collected from three sampling sites in the Hailuogou glacier of Gongga Mt. The concentration of 16 priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in these samples was determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to investigate the short-term distribution and source of PAHs in snow and estimate the distance between sampling sites and emission source of PAHs. The results showed that the total concentrations of 16 PAHs in the snow samples of Hailuogou glacier vary from 163.7 ng/L to 281.4 ng/L with the highest content of phenanthrene and the mass percentage of 2~4 ring PAHs ranges from 92.0% to 93.7%. Comparison of snow layers with the snowfall dates of meteorological data indicated that no obvious variation in the extent of PAH pollution was observed in the Hailuogou snows during the period from November 2012 to January 2013. The source apportionment suggested that the PAHs in the Hailuogou snows was mainly generated from coal combustion that occurred within a distance of less than 357 km from the Hailuogou glacier.
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经度 101°59′54.7′′E 101°59′54.7′′E 101°59′54.7′′E 101°59′50.5′′E 101°59′50.5′′E 101°59′50.5′′E 101°59′41.8′′E 101°59′41.8′′E 101°59′41.8′′E
2.2 样品分析
仪器与试剂: 样品分析所用仪器为美国 Agilent 公司 7890A-5975C 气质联用仪, 配有 Triplus 自动进 样器、HP-5MS 毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。 16 种多环芳烃: 萘(Nap)、苊(Any)、二氢苊(Ane)、 芴(Fle)、菲(Phe)、蒽(Ant)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯 并[a]蒽(B(a)A)、 (Chry)、苯并[b]荧蒽(B(b)F)、苯 并[k]荧蒽(B(k)F)、苯并[a]芘(B(a)P)、茚并[1, 2, 3-cd] 芘(INP)、二苯并[a, h]蒽(DaA)、苯并[ghi]苝(B(ghi)P) 的标样均购自美国 AccuStandard 公司。 2.2.1 气相色谱-质谱条件
Short-term distribution and source apportionment of PAHs in the snow from Hailuogou, Gongga Mt.
YU Chao-qi, HE Xian, CAO Yin-ling, ZHOU Hong, LIU Bin and LI Chong-ying*
深度 (cm) 0~7 7~15
15~22 0~8 8~18
18~26 0~7.5 7.5~16 16~24
脱, 重复操作 3 次获得 15 mL 正己烷洗脱液(若膜孔 堵塞导致抽滤困难, 可采用多张 C18 圆盘膜进行操 作)。将洗脱液过无水硫酸钠(使用前在马弗炉中 400 ℃ 活化 24 h)层析柱进行干燥, 用高纯氮气进行氮吹浓 缩后, 再定容至 1 mL, 用气相色谱-质谱联用仪测 定。空白是将 3 L 超纯水过 C18 固相萃取圆盘膜, 后 面的处理程序与样品一致。以上操作中所用有机试 剂均为色谱纯。
样品编号 1-1 1-2 1-3 2-1 2-2 2-3 3-1 3-1 3-3
采样点 1 号采样点 1 号采样点 1 号采样点 2 号采样点 2 号采样点 2 号采样点 3 号采样点 3 号采样点 3 号采样点
表 1 样品信息
Table 1 Sample information
海拔高度 (m)
纬度
图 1 采样点雪样实拍照片
Fig.1 Picture of the snow at a sampling site
YU Chao-qi et al.: Distribution and source apportionment of PAHs in snow from Hailuogou
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2014 年
Key words: snow; PAHs; distribution; source; Hailuogou
0引言
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, 简 称 PAHs)及其衍生物中具有致癌性的超过 400 种[1]。
1979 年美国环保署(EPA)公布了 129 种优先监测污 染物中就有 16 种多环芳烃, 我国政府列出的“中国 环境优先污染物黑名单”中也有 7 种多环芳烃[2]。 多环芳烃因其惰性和半挥发性, 可以通过大气进行 远距离传输并在不同环境介质中转移, 从而导致全
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环多环芳烃占多环芳烃总量的百分比为 92.0%~93.7%, 表明污染来自较远距离传输, 但主要排放源离海螺沟 的直线距离不超过 357 km。将雪层与气象资料的降雪期对应, 结果表明从 2012 年 11 月到 2013 年 1 月这个 短周期内, 海螺沟雪样受多环芳烃污染的程度没有太大变化。对海螺沟雪样中的多环芳烃进行了来源分析,
重要的科学意义。我们在海螺沟三个不同的采样点 收集了多个样品, 拟对其中的 16 种多环芳烃进行定 量分析, 研究它们的短周期分布特征, 并对海螺沟 雪样中多环芳烃的来源及传输距离进行初步探讨。
1 样品采集
2013 年 1 月 11 日, 我们在海螺沟内选取了位于 海螺沟景区 2 号营地到 3 号营地之间的 3 个采样点, 3 个采样点的平均积雪厚度约为 24 cm。纵向切开雪 层, 可以观察到积雪的自然分层现象, 每层厚度在 6~10 cm 之间, 见图 1。从上到下根据自然层理用不 锈钢铲采集每一层的雪样, 每个采样点采集 3 个样 品, 样品信息见表 1。每个样品装在容积为 10 L 左 右的铝桶中, 用三层聚丙烯袋子密封。样品运回实 验室后, 每个样品的融水体积大约为 3.0~4.0 L。
第 43 卷 第 4 期 2014 年 7 月
GEOCHIMICA
Vol.43, No.4, 358–364 July, 2014
贡嘎山海螺沟降雪中多环芳烃的短周期分布特征 及来源分析
余朝琦, 何 弦, 曹银铃, 周 虹, 刘 斌, 李崇瑛*
(成都理工大学 材料与化学化工学院, 四川 成都 610059)
结果表明海螺沟雪样中的多环芳烃主要来自煤燃烧, 不排除少部分木材燃烧, 这一源解析结果与海螺沟及
其周边地区主要以煤炭作为燃料的能源特征相吻合。
关键词: 冰雪; 多环芳烃; 分布; 来源; 海螺沟
中图分类号: P593; X821
文献标识码: A
文章编号: 0379-1726(2014)04-0358-07