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炼焦过程中所产生的大量焦炉逸散物(coke oven emissions,COEs)是由蒸汽、尘和气体组成的复杂混合物,其主要成分为一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、苯系物(包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯等)、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、颗粒物(particulate matter,PM)和沥青蒸汽等有害成分。国际癌症研究署(International Agency for Researchon Cancer,IARC)已将PAHs定为“I类致癌物”。PM能增加呼吸系统和心血管系统疾病的发病率,以及人群的死亡率。在我国,COEs的职业接触限值是以苯可溶物(benzene soluble matter,BSM)计,尚无焦化作业环境空气中PAHs、PM10和PM2.5的职业接触限值。据此,本研究选取武汉市某焦化厂的附属、炉底、炉侧和炉顶作业区的空气样本为研究对象,按《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》(GBZ159-2004)对CO、SO2、BSM、苯系物(包括苯、甲苯和二甲苯)、PM10、PM2.5、PM10和PM2.5上16种PAHs进行监测,分析焦化作业环境空气污染的特征,旨在为制定科学的焦炉逸散物职业卫生标准提供参考。 本研究采用便携式CO监测仪直接读取空气中CO浓度,用甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法检测样品的SO2浓度,用活性炭吸附/二氧化碳吸附-二硫化碳解吸-气象色谱法检测样品的苯系物含量,用重量法检测样品的BSM含量、PM10和PM2.5样本颗粒物含量,以及用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测PM10和PM2.5上16种PAHs的浓度。参考《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2007)对各作业区空气中有害物进行评价,比较焦化作业区空气中有害物的相关性,PM2.5和PM10上PAHs质量浓度、成分含量和特征比值,利用毒性当量因子评估PM2.5和PM10上PAHs的致癌性。 焦化厂不同作业环境空气中所检测的CO、SO2、BSM、苯系物、PM10和PM2.5及它们上总PAHs浓度呈现附属<炉底<炉侧<炉顶的趋势,趋势有统计学意义(P趋势<0.05)。炉侧SO2、BSM、PM10和PM2.5浓度显著高于附属(P<0.05),炉顶CO、SO2、BSM、PM10和PM2.5及它们上总PAHs浓度显著高于附属(P<0.05)。参照相应职业接触限制,炉顶CO浓度超标率为75％,所调查的四个作业区BSM浓度均超标。各焦化作业环境PM2.5质量浓度占PM10质量浓度的比例无统计学差异(P>0.05),PM2.5上总PAHs浓度占PM10上总PAHs浓度的比例无统计学差异(P>0.05)。炉顶PM10上10种PAHs浓度显著性高于附属、炉底和炉侧(P<0.05),炉顶PM2.5上9种PAHs浓度显著性高于附属、炉底和炉侧(P<0.05)。PM10与CO、SO2、苯、苯系物和BSM呈显著正相关,相关系数分别为0.705、0.823、0.664、0.624和0.734,PM2.5与CO、SO2、苯和BSM呈显著正相关,相关系数分别为0.530、0.863、0.563和0.662,BSM、PM10、PM2.5及上总PAHs之间呈显著正相关,相关系数为0.662～0.979。各作业环境PM10和PM2.5上16种PAHs的轮廓特征相似,且苯并(a)芘/苯并(g,h,i)苝、芘/苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘/苯并(g,h,i)苝特征比值与燃煤型比值接近。PM2.5上萘、苯并(e)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘和二苯并(a,h)蒽分别占PM10上相应成分的83.69%、92.95%、97.97%、99.91%、96.05%和86.39%,PM2.5上PAHs总量占PM10上PAHs总量的71.71%,PM2.5上致癌性PAHs总量占PM10上致癌性PAHs总量的70.72%。毒性当量因子调整前,PM10和PM2.5上苯并(a)芘分别占PAHs总量的4.8%和6.44%,分别占致癌性PAHs总量的15.01%和20.48%;毒性当量因子调整后,分别占PAHs总等当量浓度57.96%和62.65%。 综上所述,本研究发现: (1)焦化作业环境空气中有害物浓度呈现以炉顶为中心的点源污染特征,主要超标污染物是苯可溶物; (2)COEs中PM10和PM2.5浓度分别与CO、SO2、苯、BSM及它们上载带总PAHs浓度呈正相关,提示PM10和PM2.5浓度可作为COEs的监测指标; (3)PM2.5作为PM10的主要组分以及PM10上PAHs的主要承载颗粒物,说明作业环境中PM2.5浓度能一定程度上反映PM10水平;苯并(a)芘是PM上的主要致癌物,其中PM10上96%的苯并(a)芘在PM2.5上。因此,焦化作业环境中可用PM2.5上苯并(a)芘浓度反映PM上PAHs的致癌潜能。 本研究的创新之处:首次对焦化作业环境空气中PM10、PM2.5及BSM和其他有害物的关系进行比较,发现PM10、PM2.5和CO、SO2、苯系物呈显著性正相关,而BSM和它们没有这样的正相关。说明在焦化作业环境中PM10、PM2.5与BSM相比,更全面地反映焦化作业环境中焦炉逸散物中各有害物水平。本研究有待深入的地方,如在不同季节进行调查研究,用个体采样代替定点区域采样,增大样本量。