城市工业区大气颗粒物中多环芳烃的含量及来源分析

第39卷第2期2007年4月西安建筑科技大学学报(自然科学版)

J1Xi.an Univ.of Arch.&Tech.(N atur al Science Edition)

V ol.39N o.2

A pr.2007

城市工业区大气颗粒物中多环芳烃的

含量及来源分析

吴蔓莉,史新斌,杨柳青

(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055)

摘要:采用索氏提取器提取大气颗粒样品中的多环芳烃,并用色谱/质谱联用技术(GC/M S)测定了西安市某工业区大气中多环芳烃(P AH s)的含量,并以西安市某生活区作为对照区分析了该工业区PA H s的主要来源,测得工业区采样点大气颗粒物中8种PA H s浓度范围为86.52~431.05ng/m3.生活区共检出6种PA Hs,其浓度范围为47.60~149.03ng/m3,其种类和数量小于工业区中测得的P A Hs.研究结果表明,工业区内PA H s污染十分严重,空气质量较差.通过对工业区内采样点的情况分析可知,工业区空气中PA Hs主要来自焦化厂.

关键词:多环芳烃;索氏提取;大气颗粒物;GC/M S

中图分类号:X13111文献标识码:B文章编号:1006-7930(2007)02-0259-04

多环芳烃(PAH s)是环境中广泛存在的一类具有致癌、致畸活性的有机污染物.空气中多环芳烃有70%~90%都吸附在PM10的颗粒物上,PM10是指空气动力学直径小于10L m的颗粒物.PM10可通过呼吸进入人体的上呼吸道和下呼吸道,直接危害人体健康.[1]多环芳烃主要来源于有机物的不完全燃烧,人类的生产生活活动,如石化产品的燃烧、采集和应用、各种固体废弃物的焚烧、炼焦、做饭等都产生大量的多环芳烃[2].

由于人类对石化产品的大量开发和利用,使得环境中多环芳烃的含量逐渐增多.大气中多环芳烃的含量变化也引起了研究工作者的广泛关注.国外有关大气颗粒物中PAH s含量测定及来源解析的文献较多[2-4].文献报道的国内有关大气颗粒物中多环芳烃的研究及测定工作仅限于北京、杭州、天津等几个大中城市[5-7],有关西安市大气颗粒物中多环芳烃的含量及成分的相关研究,未见文献报道.本研究采用GC/M S方法测定了西安市工业区大气颗粒物PM10中PAH s的组成及含量.并以西安市某生活区作为清洁对照区,对工业区PAH s的来源作以相关分析.

1实验部分

1.1仪器和试剂

气相色谱)质谱联用仪(GC-MS);索氏提取器;R-201型旋转蒸发器;大气采样装置;

PAH s标准样;二氯甲烷(分析纯,重蒸后使用);实验用水为去离子重蒸水;

1.2采样点基本情况

工业区位于西安市西郊,区内主要企业有:西安热电厂、西安钢铁厂、阿房宫造纸厂、西安焦化厂、西安氮肥厂、石油化工厂、市水泥厂、西安化工厂、煤气储备厂等.在该工业区东面有一居民区.两区之间没有隔离.采样点位于附近一小学校园内.据调查,该地区在春季以西风为主,采样点位于西安焦化厂下风向1000~1500m左右,采样器置于小学操场上,四周空旷,空气流通较好,适于采样.

清洁对照区设置在西安市南郊某居民区内.

*收稿日期:2005-10-05

基金项目:陕西省教育厅项目(04JK157);校青年科技基金(AJ03040)

作者简介:吴蔓莉(1974-),女,内蒙赤峰人,讲师,博士研究生,主要从事环境科学和环境工程的教学和研究工作1

113样品的采集

采样时间为2005年4月4日至2005年4月8日,连续采样5d,每天采样3次,每次采样2.5h.采用DB)120型PM10专用泵配合ZC-10型大气采样器进行采样,用525mm玻璃纤维滤膜(采样滤膜所采集的飘尘粒径下限为1L m)收集空气中颗粒态PAH s,流量为1.0L/m in,采样高度为1.5m.

114样品的预处理

将采集了大气颗粒物的玻璃纤维滤膜的尘面向内折成筒状,放入250mL索氏提取器中,并加入125mL二氯甲烷作提取剂,回流6h,水浴温度控制在80e左右.提取液在旋转蒸发仪上浓缩至3mL 左右,用微孔滤膜过滤,再用冷风机吹至微量,定容2m L,待测.

115样品的测定

色谱柱:弹性石英毛细色谱柱:J&W DB-5;30m@0.32m m@0.32L m;温度:起始50e,保持1m in;升温速率1:4.0e/min,升至150e后,保持10min;升温速率2:8.0e/min,升至270e后,保持5m in;进样口温度:280e;程序流量:0.5m L/min,保持30m in;流量阶梯1:1.0mL/min至0.8m L/ min,保持20m in;流量阶梯2:2.0mL/min至1.5mL/min,保持6.0min;载气:氦气1通过色谱峰保留时间和检索NIST质谱谱库进行定性分析,用外标法进行定量分析.

2结果与讨论

2.1实验结果

根据PAH s混合标准样中各多环芳烃的浓度和响应因子峰面积对所采大气样品进行定量.所得结果如表1.

表1中所给出的监测结果为2005年4月4日至2005年4月8日连续5天测定结果的平均值.监测结果表明:在工业区大气颗粒物中共检出8种2)4环的PAH s,8种PAH s均在美国环境优先控制污染物黑名单之列.测得的8种PAH s中,苊的浓度最低,为86.52ng/m3.荧蒽的浓度最高,为431.05 ng/m3;8种PAH s浓度变化范围为86.52~431.05ng/m3.且每种多环芳烃5d测定结果的日均值变化不大.

作为对照区的生活区共检出6种3)4环的PA H s,检出的6种PAH s中,芴的浓度最低,为47160 ng/m3.芘、菲、荧蒽的浓度较高,分别为149.03ng/m3、133.61ng/m3、124.43ng/m3;6种PAH s浓度变化范围为47.60~149.03ng/m3.且每种多环芳烃5d测定结果的日均值变化不大.

表1工业区及生活区P AH s监测结果

T ab.1PAH s monitored in manufactur ing dis trict and habitation district

P A Hs R ing number/R carcinog enicity*PA H levels in manufact ur ing

distr ict/ng#m-1

P AH lev els in habitation

distr ict/ng#m-1

Na phthalene2-140.07)

A cenaphthene3-/+86.52)

A cena phthenequinone3-222.7782.45

F luor eny l3-/+99.3847.60

Phenanthrene3-/+361.81133.61

Anthracene3+342.72109.86

F luor anthene4-/+431.05124.43

P yr ene4-/+353.12149.03

x:/-0无致癌性;/-/+0疑似致癌性;/+0弱致癌性

对不同环数PAH s占测得的PAH s总数进行分析,所得结果如表2.测定结果表明:工业区和生活区所检出的PAH s中,均以三环为主.占测得多环芳烃总量的60%以上.空气中PAH s的存在形态主要和其本身的物理化学性质和环境温度等因素有关.环数小于四环的PAH s具有较高的蒸汽压,温度较低时以固态存在.本研究采样时平均温度较低,故该地区大气中颗粒态PAH s主要以三环存在.

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