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多环芳烃是一类具有“致癌、致畸、致突变”的环境污染物,并且在环境中具有累积效应,会对人体产生严重危害,因此受到人们的广泛关注。本论文在全面综述和分析国内外大气颗粒物中多环芳烃研究动态基础上,建立了污染源颗粒物中多环芳烃的快速、准确的分析方法,通过优化布点采集了济南市8类典型污染源样品,分析了多环芳烃的污染水平,为济南市开放源类多环芳烃的污染现状评价和大气颗粒污染物来源解析提供了基础数据。
本论文系统研究了污染源中多环芳烃样品的采集、分离和分析技术,在前人研究的基础上,利用再悬浮采样器采集PM2.5,利用振筛机采集PM10,采用索氏萃取并采用L12(6*22)正交实验优化索氏提取条件→旋转浓缩→硅胶层析纯化→氮吹定容,利用色.质联检(CC/MS)在SM模式下进行定性定量,得出分析结果,该方法简单快速、重现性好、检测限低。
通过文献查阅和实际调查,采集了济南市8类主要开放源类污染源(钢铁尘、建筑尘、道路尘、拆迁废料、黄河沙、扬尘、土壤尘、粉煤灰)样品,应用建立的分析方法分析了8种污染源中的多环芳烃。比较了8类排放源间PAHs总量,结果是:相同质量粉尘中PM2.5中多环芳烃的总量高于PM10,说明多环芳烃主要聚集在小颗粒物上;不同种类污染源排放物中多环芳烃的浓度存在明显的差异,含量较高的是钢铁尘和道路尘,这说明化石燃料是多环芳烃的主要排放源;样品中,苯并(a)芘的含量与PAHs总量有良好的线性关系,PM10颗粒物中BaP浓度与其多环芳烃总量的相关系数达到0.9925;苯并(a)芘等效致癌浓度(BaPE)较单一的苯并(a)芘浓度能更好的指示由多环芳烃引起的污染源颗粒物的致癌性;对分析结果进行归一化处理,确定钢铁尘、建筑尘、道路尘、拆迁废料、黄河沙、扬尘、土壤尘、粉煤灰8类污染源的多环芳烃源成分谱,在此基础上,对它们的排放水平、轮廓图特征进行了比较,差异显著,结果如下:
(1)钢铁尘中荧蒽与二苯并(a,h)蒽含量较高,荧蒽在PM10与PM2.5样品中分别占多环芳烃总量的18.84%和21%,但由于致癌性较强的FluA、InP、DbA的含量较高,所以对人体危害较大;
(2)拆迁废料中茚并(1,2,3-cd)芘含量较高,在PM10与PM2.5样品中分别占多环芳烃总量的33.76%和27.5%;
(3)建筑尘中萘与菲的含量较高,在PM10与PM2.5样品中分别占多环芳烃总量的28.06%、31.19%和27.49%、31.15%,二、三、五环的多环芳烃为主要污染物,在PM10与PM2.5中分别达86.71%和84.89%;
(4)道路尘中强致癌性物质茚并(1,2,3-cd)芘与二苯并(a,h)蒽的含量较高,在PM10与PM2.5样品中分别占多环芳烃总量的25.85%、46.01%和24.88%、47.18%,高环数的多环芳烃占的比重较大,在PM10与PM2.5分别达79.63%和79.5%;
(5)黄河沙中茚并(1,2,3-Cd)芘与苯并[K]荧蒽的含量相对较高,在PM10与PM2.5中归一化浓度分别高达18.59%、17.57%和18.58%、17.35%;
(6)粉煤灰中二苯并(a,h)蒽与苯并(ghi)苝的含量较高,在PM10与PM2.5样品中分别占多环芳烃总量的23.31%、21.98%和23.89%、21.12%;五、六环的多环芳烃占的比重较大,在PM10与PM2.5中分别高达74.95%和74.56%;
(7)土壤尘中萘、苯并(b)荧蒽与苯并(a)芘的含量较高,芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘几种物质中,同分异构体之间的归一化浓度高低交错;五环多环芳烃含量所占比重最大;
(8)扬尘中二苯并(a,h)蒽和茚并(1,2,3-cd)芘的含量较高,在PM10与PM2.5样品中二苯并(a,h)蒽的含量所占比重较大,其强致癌性对人体的危害较大;苯并(b)荧蒽与苯并(k)荧蒽,苯并(a)蒽与屈这些同分异构体之间的归一化浓度相差不大:三、五、六环多环芳烃含量极大,在PM10与PM2.5中总百分比浓度分别占89.89%和89.68%。
济南市环境空气污染的首要污染物是颗粒污染物,济南市PM10来源解析的结果表明,开放源类是济南市大气颗粒污染物的主要来源之一,因此,探明济南市开放源类PM2.5和PM10中多环芳烃的分布情况及其浓度值,建立源与环境空气质量之间的输入响应关系,为济南市大气颗粒污染物来源解析提供基础数据是非常重要的基础性工作。本论文研究还可以为济南市开放源类污染物调查及其危害性评价以及大气污染物复合污染和健康效应研究提供基础数据,因此,本课题研究具有重要的理论意义和应用价值。