论文部分内容阅读
三氟乙酸(Trifluoroacetic acid，TFA)因为具有生态毒性和持续增加的水体浓度，吸引了越来越多的国际关注。随着TFA前体物1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)使用和排放的逐年增加，TFA大气生成量和沉降量将持续增加，环境水体中TFA浓度也将进一步升高。目前，我国还没有开展TFA的大气浓度分析和沉降通量估算，尚未探讨环境中TFA来源于HFC-134a大气降解的比例，以及TFA的浓度变化趋势和环境风险。本研究通过优化前处理过程的衍生化条件和净化效果，从一定程度上改进了基于气相色谱-质谱(GC-MS)技术的TFA检测分析方法:此外，还基于超高效合相色谱-串联质谱(UPC2-MS/MS)技术开发了快速、稳定的TFA检测分析方法，避免了复杂的前处理过程，降低了方法检出限。在优化检测方法的基础上，本研究在我国首次开展了TFA的大气监测。监测结果显示，TFA年均大气浓度为1577±558 pg m-3，显著高于德国和加拿大的年均值（44 pg m-3和760 pg m-3）。本研究首次给出了TFA的日变化特征，发现TFA往往在午后出现高值，夜间维持低值。而后，本研究基于TFA及其前体物HFC-134a的大气监测数据，采用沉降模型和盒子模型估算TFA的年沉降通量，从而首次量化了HFC-134a对TFA的贡献比例。模拟结果显示，TFA的总沉降通量为619±264μgm-2yr-1，而由HFC-134a降解引起的TFA沉降通量为83.45（52.72-117.76）μg m-2yr-1。因此，大气中的TFA有14％(6-33％)来自于HFC-134a的大气降解，还存在重要的其他来源。最后，本研究结合排放清单、情景分析、盒子模型和水质模型等多种方法，通过考虑汽车空调制冷剂的排放过程、迁移行为和化学转化，及其降解产物TFA的大气沉降和水体积累等过程，预测了汽车空调制冷剂的更替对TFA浓度变化趋势和风险的影响。预测结果显示，如果在2018年以后逐渐采用HFO-1234yf替代HFC-134a广泛用作汽车空调制冷剂，那么北京市景观水体中的TFA浓度将在2050年急速增长到19μgL-1，比2012年的TFA水体监测浓度(0.721μgL-1)增加了26倍，但仍低于最敏感藻类羊角月牙藻的半数有效浓度（100μg L-1）。然而，对于高蒸发量的季节性湿地等地区，TFA很有可能出现局地高值，应该引起重视。如果考虑除汽车空调制冷剂以外的其他来源影响，TFA未来的环境风险将更大。