利用新型被动逸度采样技术研究OPEs和PAEs的土—气扩散规律

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有机磷酸酯(OPEs)主要用作阻燃剂和增塑剂,邻苯二甲酸酯(PAEs)主要用作增塑剂。由于这两类半挥发性有机物(SVOCs)使用量的逐年增加,并且具有多种毒性,它们对自然生态环境和人体健康的风险已经引起了人们的广泛关注。对SVOCs的大气采样有主动采样和被动采样两种方式,被动采样技术相比主动采样具有造价低、无需动力和复杂操作、方便野外长时间采样等多种优点而被广泛采用,但也存在采样时间长、采样速率低且采样效果易受环境影响等缺点。为能够快速、准确地得到污染物的环境浓度数据,本研究设计了新型的垂直浓度梯度被动采样装置,并开发了主动-效能参考物(DCs)联合校正被动采样速率的方法,并利用新型采样器表征典型土壤OPEs和PAEs的土-气扩散趋势。首先分别使用主动采样校正和主动-DCs联合校正的方式,研究了改进的垂直浓度被动采样器对OPEs和PAEs的采样速率,结果发现经主动采样校正得到的PUF-PAS(聚氨酯泡沫-被动采样器)对OPEs和PAEs的采样速率范围分别为0.60-2.76 m~3/d和0.50-2.67 m~3/d,经主动-DCs联合校正的对OPEs和PAEs采样速率范围分别为0.27-3.16 m~3/d和0.23-3.25 m~3/d,经主动-DCs校正能够得到化合物不同高度的采样速率。此外经过主动-DCs联合校正前后,一些单体如TCEP(磷酸三氯乙酯)、TCIPP(磷酸三氯异丙酯)、DMP(邻苯二甲酸二甲酯)、DEHA(己二酸二辛酯)的土-气交换趋势发生反转,表明了基于主动-DCs联合校正被动采样速率的必要性。其次,基于现有的PUF和低密度聚乙烯(LDPE)两种垂直浓度梯度采样器的不足,研制和改进出两款新型采样器,目的在于提高采样速率、缩短采样时间以及提升采样效果,同时探究LDPE作为气态OPEs和PAEs采样介质的可行性。研制了一种以PUF为介质的新型风帽被动采样器,研究了其对OPEs和PAEs的采样速率,结果发现风帽被动采样器对OPEs和PAEs的不同高度的平均采样速率范围分别为0.89-5.18 m~3/d和0.38-4.60 m~3/d,高于未加风帽被动采样器约25%,对被动采样速率提升有比较明显的作用。研究发现校园园林土壤在夏季由新型风帽被动采样器得到的不同高度OPEs和PAEs的总浓度分别为1.27-2.84 ng/m~3和93.0-158 ng/m~3,冬季总浓度分别为0.86-1.36ng/m~3和93.9-170 ng/m~3,该区域大气PAEs污染比较严重。OPEs、PAEs在两个季节都主要以土壤挥发为主,说明土壤是该区域OPEs和PAEs的二次排放污染源。近地面两种污染物大气垂直浓度受到其土-气交换过程的影响。另外改进了一种LDPE被动采样器,研究了其对OPEs和PAEs的采样速率,及其实际采样效果。发现经主动-DCs联合校正的LDPE对OPEs和PAEs采样速率范围分别为1.36-5.45 m~3/d和1.72-2.34 m~3/d,LDPE的采样速率可能明显受化合物自身理化性质影响,同时发现基于LDPE采样器的OPEs和PAEs的大气浓度、组成和土气交换特征与PUF-PAS相近,表明所设计的LDPE新型被动采样装置具有良好的采样效果,结合主动-DCs校正方式能够更准确的表征化合物浓度组成、空间分布特征及土-气交换趋势,也说明LDPE适合作为气态OPEs和PAEs的采样介质。
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