徐州市路面尘中多环芳烃的污染特征分析

付晶+王学松

摘要：通过收集江苏省徐州市区25个路面尘的样品，用GC-MS方法分析多环芳烃含量。结果表明，16种优先控制的多环芳烃在各采样点的总含量为2 179～11 933 ng/g，其中萘和菲的含量较高。比值法分析结果表明，燃烧和交通是徐州市二环路上多环芳烃的主要来源。

关键词：多环芳烃；路面尘；徐州市

中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：0439-8114（2014）10-2296-03

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons of Road Dust in Xuzhou City

FU Jing1， WANG Xue-song2

（1.School of Environment Science and Spatial Informatics，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008， Jiangsu， China；

2.School of Chemical Engineering，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005， Jiangsu， China）

Abstract：Road dust samples from 25 sites in Xuzhou city were collected and 16 EPA priority polycyclic aromatic hydrocarbons were analyzed via gas chromatograph/ mass spectrometry （GC-MS）. The results showed that total PAHs concentrations （i.e. 16 EPA PAHs） ranged from 2 179 ng/g to 11 933 ng/g. Naphthalene and phenanthrene with relatively high concentrations were detected. The values of PAHs isomer showed that vehicular emission might contribute to the PAHs of road dust in Xuzhou city.

Key words： polycyclic aromatic hydrocarbons； road dust； Xuzhou city

基金项目：国家自然科学基金项目（20977040）；淮海工学院校级项目（2010150017）

路面尘中包含的物质很多，对人体危害最大的当属多环芳烃。多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是指两个或两个以上苯环或环戊二烯稠合而成的化合物，可分为芳香稠环型和芳香非稠环型。多环芳烃难被降解或迁移转化，因此可以长期滞留在环境中，是环境中广为存在的一种有机污染物[1-7]。多环芳烃具有极强的致癌性，可以被吸附在颗粒物中，随颗粒物漂浮在空气中，从而影响人体健康。美国国家环境保护局根据PAHs在环境中分布的普遍性、人群暴露和健康风险将16种危害性较大的多环芳烃列为优先控制污染物[8]。本试验研究了江苏省徐州市二环路上25个路面尘样品，用GC-MS方法分析多环芳烃含量，并通过比值法分析了污染源。

1材料与方法

1.1样品采集

收集江苏省徐州市二环路路边250 m范围内的地表物样品，过100目筛，室温下通风干燥2～3 d后密封避光保存。

1.2PAHs的提取

称取一定量的路面尘样品，加入无水硫酸钠（去除土壤中的水分）和铜粉（去除土壤中的硫），再加入丙酮和二氯甲烷的混合液，35 ℃超声萃取后真空抽滤。重复操作2～3次，搜集滤液，用旋转蒸发仪在40 ℃恒温蒸发浓缩至3 mL左右。称取5 g经干燥活化的硅胶，采用干法装填至净化柱，并用正己烷淋洗硅胶柱，在淋洗液快要流尽时，把样品溶液转移到硅胶柱中。用正己烷和二氯甲烷混合液洗脱样品，搜集洗脱液，将洗脱液真空旋转蒸发至约1 mL，移至液相小瓶中，用高纯氮气吹扫浓缩液至近干，加入正己烷定容。

1.3PAHs的测定

采用PAHs混合标准样品，包括萘（Nap）、苊烯（Any）、苊（Ana）、芴（Flu）、菲（Phe）、蒽（Ant）、荧蒽（Flt）、芘（Pyr）、苯并（a）蒽（BaA）、屈（Chr）、苯并（b）荧蒽（BbF）、苯并（k）荧蒽（BkF）、苯并（a）芘（Bap）、茚苯（1，2，3-cd）芘（Ipy）、二苯并（a，n）蒽（Dba）、苯并（g，h，i）苝（Bpe）16种优先控制PAHs污染物。

使用安捷伦GC-MS7890A 5975C型气相色谱质谱联用仪对样品进行定量检测，采用的标准分析方法为EPA625-8270-8100，为保证测试的准确性，各待测样品中均加入蒽-D10、二萘嵌苯-D12。

分析操作条件：毛细管柱型号为HP-5MS（30 m×250 μm×0.25 μm），5% Phery/Methy Silox；色谱柱升温程序：60 ℃保持2 min，以25 ℃/min升至150 ℃，然后再以8 ℃/min升至250 ℃，最后以3 ℃/min升至290 ℃保持4 min；进样口温度：250 ℃；气质传输线温度：250 ℃；载气：He（99.999%）；流量（总）：53.839 mL/min；进样方式：不分流；进样量：1 μL；质谱离子源温度：230 ℃；MS四级杆150 ℃；扫描质量范围：SIM方式（40～400）。

2结果与分析

2.1徐州市二环路路面尘中PAHs的含量特征

全部样品中都检测出了PAHs，具体见表1。由表1可知，各采样点PAHs总含量为2 179～11 933 ng/g。PAHs含量较高的点为7号和17号采样点，所属地均为居民区较为集中和交通流量较大的交叉路口；PAHs含量较低的两个点分别是4号和10号采样点，分别是花木苗圃基地和云龙湖公园，人流量和车辆较少，且周围没有居民区。

根据Maliszew-Kordybach[9]对PAHs的分类标准（PAHs<200 ng/g为未污染，200～600 ng/g为轻度污染，600～1 000 ng/g为中度污染，>1 000 ng/g为严重污染），徐州市二环路路面尘中的PAHs均达到严重污染程度。

2.2徐州市二环路路面尘中PAHs的组成特征

由表2可知，16种PAHs在各采样点的平均含量为13.8～1 068.8 ng/g，中值为3～1 050 ng/g，含量最高的为萘，含量最低的为二苯并（a，n）蒽。从各PAHs含量占总含量的比例来看，在25个采样点中检测出的PAHs含量比例较高的分别是萘（17.37%）、菲（16.58%）、荧蒽（15.50%）、屈（14.95%）和芘（11.27%）。

从PAHs的苯环数组成来看，徐州市二环路上PAHs的污染程度大小顺序为4环、3环、2环、5环、6环（图1）。

2.3徐州市二环路路面尘中PAHs的来源

环境介质中PAHs的来源呈多种特征分布，常用PAHs的理化性质定义的特征比值来判断PAHs的来源，常作为参考依据的有BaA/（BaA+Chr），Flt/（Flt+Pyr），Phe/Ant，Bap/Bpe，Pyr/Bap[10]。以下5种比值在判定多环芳烃来源过程中可作为比较可靠的参考值：①BaA/（BaA+Chr）。该值小于0.20时主要是石油类的挥发污染来源，大于0.35时为燃烧源，0.20～0.35时是介于石油源和燃烧源之间的混合污染源[11]；②Flt/（Flt+Pyr）。该值小于0.40时为石油源，大于0.50时代表PHAs由生物质、煤燃烧为主产生，0.40～0.50时则意味着石油类燃烧来源[12]；③Phe/Ant。该值大于15表示石油源，小于10表示燃烧源[13]；④Bap/Bpe。该值为0.30～0.44时表示交通污染源，0.90～6.60时表示燃煤污染源[14]；⑤Pyr/Bap。该值为1～6时表示交通污染源，小于1时表示煤和生活污染源[15]。

本研究中的25个样品，BaA/（BaA+Chr）为0.24，Flt/（Flt+Pyr）为0.58，Phe/Ant为7.21，Bap/Bpe为1.85，Pyr/Bap为4.31。因此，可以推断出徐州市二环路路面尘中的多环芳烃主要来源是偏重于燃烧源的介于石油源和燃烧源之间的混合物质，以生物质和煤燃烧源为主，这与徐州市作为一个燃煤重工业城市也是吻合的。另外，二环路上车流量较大，交通污染源也是多环芳烃的一个来源，这一点从Pyr/Bap值上也得到了证明。

3结论

1）徐州市二环路路面尘中25个采样点多环芳烃总含量为2 179～11 933 ng/g，其含量较国内外其他地区相比属于污染较为严重的地区。

2）从多环芳烃的苯环数组成来看，徐州市二环路路面尘中多环芳烃的污染大小顺序为4环、3环、2环、5环、6环。

3）徐州市二环路路面尘中的多环芳烃主要来源是偏重于燃烧源的介于石油源和燃烧源之间的混合物质，以生物质和煤燃烧源为主。此外，交通污染也是造成徐州市二环路路面尘中多环芳烃污染的一个来源。

参考文献：

[1] WILCKE W.Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J]. J Plant Nutrsoil Sci，2000，163：229-248.

[2] WILCKE W.Global patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J].Geodema，2007，141：157-166.

[3] AGARWAL T，KHILLARE P S，SHRIDHAR V，et al.Pattern，source and toxic potential of PAHs in the agricultural soil ofDelhi，India[J].Joumal of Hazardous Materials，2009，163：1033-1039.

[4] XING W Q， LUO Y M， WU L H， et al.Spatial distribution of PAHs in a contaminated valley in Southeast China[J].Environ Geochem Health，2006，28：89-96.

[5] ZHANG H B，LUO Y M，WONG M H，et al.Distributions and concentrations of PAHs in Hong Kong soils[J].Environ Pollut，2006，141：107-114.

[6] 杨发忠，颜阳，张泽志，等.多环芳烃研究进展[J].云南化工，2005，32（2）：44-48.

[7] 蒋秋静，李跃宇，胡新新，等.太原市多环芳烃（PAHs）排放清单与分布特征分析[J].中国环境科学，2013，33（1）：14-20.

[8] 段小丽.多环芳烃污染的人体暴露和健康风险评价方法[M].北京：中国环境科学出版社，2011.

[9] MALISZEW-KORDYBACH B.Polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soils in Poland： Preliminary proposals for criteria to evaluate the level of soil contamination[J].Applied Geochemistry，1996，11：121-127.

[10] YUNKER M B，MACDONALD R W，VINGARZAN R，et al.PAHs in the Fraser River basin：A critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition[J].Organic Geochemistry，2002，33：489-515.

[11] 赵健，周怀东，陆瑾，等.白洋淀土壤中多环芳烃的分布特征及来源[J].生态学杂志，2009，28（5）：901-906.

[12] 王振，高云涛，刘晓海.化工厂土壤多环芳烃分布特征及评价[J].环境科学导刊，2010，29（4）：86-89.

[13] 赵健，周怀东，陆瑾，等.大清河流域表层土壤中多环芳烃的污染特征及来源分析[J].环境科学学报，2009，29（7）：1452-1458.

[14] 韩成哲，魏巍，王国栋.图们市区大气PM10中16种多环芳烃的监测与分析[J].环境化学，2013，32（2）：319-324.

[15] 曹云者，柳晓娟，谢云峰，等.我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析[J].环境科学学报，2012，32（1）：197-203.

2结果与分析

2.1徐州市二环路路面尘中PAHs的含量特征

全部样品中都检测出了PAHs，具体见表1。由表1可知，各采样点PAHs总含量为2 179～11 933 ng/g。PAHs含量较高的点为7号和17号采样点，所属地均为居民区较为集中和交通流量较大的交叉路口；PAHs含量较低的两个点分别是4号和10号采样点，分别是花木苗圃基地和云龙湖公园，人流量和车辆较少，且周围没有居民区。

根据Maliszew-Kordybach[9]对PAHs的分类标准（PAHs<200 ng/g为未污染，200～600 ng/g为轻度污染，600～1 000 ng/g为中度污染，>1 000 ng/g为严重污染），徐州市二环路路面尘中的PAHs均达到严重污染程度。

2.2徐州市二环路路面尘中PAHs的组成特征

由表2可知，16种PAHs在各采样点的平均含量为13.8～1 068.8 ng/g，中值为3～1 050 ng/g，含量最高的为萘，含量最低的为二苯并（a，n）蒽。从各PAHs含量占总含量的比例来看，在25个采样点中检测出的PAHs含量比例较高的分别是萘（17.37%）、菲（16.58%）、荧蒽（15.50%）、屈（14.95%）和芘（11.27%）。

从PAHs的苯环数组成来看，徐州市二环路上PAHs的污染程度大小顺序为4环、3环、2环、5环、6环（图1）。

2.3徐州市二环路路面尘中PAHs的来源

环境介质中PAHs的来源呈多种特征分布，常用PAHs的理化性质定义的特征比值来判断PAHs的来源，常作为参考依据的有BaA/（BaA+Chr），Flt/（Flt+Pyr），Phe/Ant，Bap/Bpe，Pyr/Bap[10]。以下5种比值在判定多环芳烃来源过程中可作为比较可靠的参考值：①BaA/（BaA+Chr）。该值小于0.20时主要是石油类的挥发污染来源，大于0.35时为燃烧源，0.20～0.35时是介于石油源和燃烧源之间的混合污染源[11]；②Flt/（Flt+Pyr）。该值小于0.40时为石油源，大于0.50时代表PHAs由生物质、煤燃烧为主产生，0.40～0.50时则意味着石油类燃烧来源[12]；③Phe/Ant。该值大于15表示石油源，小于10表示燃烧源[13]；④Bap/Bpe。该值为0.30～0.44时表示交通污染源，0.90～6.60时表示燃煤污染源[14]；⑤Pyr/Bap。该值为1～6时表示交通污染源，小于1时表示煤和生活污染源[15]。

本研究中的25个样品，BaA/（BaA+Chr）为0.24，Flt/（Flt+Pyr）为0.58，Phe/Ant为7.21，Bap/Bpe为1.85，Pyr/Bap为4.31。因此，可以推断出徐州市二环路路面尘中的多环芳烃主要来源是偏重于燃烧源的介于石油源和燃烧源之间的混合物质，以生物质和煤燃烧源为主，这与徐州市作为一个燃煤重工业城市也是吻合的。另外，二环路上车流量较大，交通污染源也是多环芳烃的一个来源，这一点从Pyr/Bap值上也得到了证明。

3结论

1）徐州市二环路路面尘中25个采样点多环芳烃总含量为2 179～11 933 ng/g，其含量较国内外其他地区相比属于污染较为严重的地区。

2）从多环芳烃的苯环数组成来看，徐州市二环路路面尘中多环芳烃的污染大小顺序为4环、3环、2环、5环、6环。

3）徐州市二环路路面尘中的多环芳烃主要来源是偏重于燃烧源的介于石油源和燃烧源之间的混合物质，以生物质和煤燃烧源为主。此外，交通污染也是造成徐州市二环路路面尘中多环芳烃污染的一个来源。

参考文献：

[1] WILCKE W.Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J]. J Plant Nutrsoil Sci，2000，163：229-248.

[2] WILCKE W.Global patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J].Geodema，2007，141：157-166.

[3] AGARWAL T，KHILLARE P S，SHRIDHAR V，et al.Pattern，source and toxic potential of PAHs in the agricultural soil ofDelhi，India[J].Joumal of Hazardous Materials，2009，163：1033-1039.

[4] XING W Q， LUO Y M， WU L H， et al.Spatial distribution of PAHs in a contaminated valley in Southeast China[J].Environ Geochem Health，2006，28：89-96.

[5] ZHANG H B，LUO Y M，WONG M H，et al.Distributions and concentrations of PAHs in Hong Kong soils[J].Environ Pollut，2006，141：107-114.

[6] 杨发忠，颜阳，张泽志，等.多环芳烃研究进展[J].云南化工，2005，32（2）：44-48.

[7] 蒋秋静，李跃宇，胡新新，等.太原市多环芳烃（PAHs）排放清单与分布特征分析[J].中国环境科学，2013，33（1）：14-20.

[8] 段小丽.多环芳烃污染的人体暴露和健康风险评价方法[M].北京：中国环境科学出版社，2011.

[9] MALISZEW-KORDYBACH B.Polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soils in Poland： Preliminary proposals for criteria to evaluate the level of soil contamination[J].Applied Geochemistry，1996，11：121-127.

[10] YUNKER M B，MACDONALD R W，VINGARZAN R，et al.PAHs in the Fraser River basin：A critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition[J].Organic Geochemistry，2002，33：489-515.

[11] 赵健，周怀东，陆瑾，等.白洋淀土壤中多环芳烃的分布特征及来源[J].生态学杂志，2009，28（5）：901-906.

[12] 王振，高云涛，刘晓海.化工厂土壤多环芳烃分布特征及评价[J].环境科学导刊，2010，29（4）：86-89.

[13] 赵健，周怀东，陆瑾，等.大清河流域表层土壤中多环芳烃的污染特征及来源分析[J].环境科学学报，2009，29（7）：1452-1458.

[14] 韩成哲，魏巍，王国栋.图们市区大气PM10中16种多环芳烃的监测与分析[J].环境化学，2013，32（2）：319-324.

[15] 曹云者，柳晓娟，谢云峰，等.我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析[J].环境科学学报，2012，32（1）：197-203.

2结果与分析

2.1徐州市二环路路面尘中PAHs的含量特征

全部样品中都检测出了PAHs，具体见表1。由表1可知，各采样点PAHs总含量为2 179～11 933 ng/g。PAHs含量较高的点为7号和17号采样点，所属地均为居民区较为集中和交通流量较大的交叉路口；PAHs含量较低的两个点分别是4号和10号采样点，分别是花木苗圃基地和云龙湖公园，人流量和车辆较少，且周围没有居民区。

根据Maliszew-Kordybach[9]对PAHs的分类标准（PAHs<200 ng/g为未污染，200～600 ng/g为轻度污染，600～1 000 ng/g为中度污染，>1 000 ng/g为严重污染），徐州市二环路路面尘中的PAHs均达到严重污染程度。

2.2徐州市二环路路面尘中PAHs的组成特征

由表2可知，16种PAHs在各采样点的平均含量为13.8～1 068.8 ng/g，中值为3～1 050 ng/g，含量最高的为萘，含量最低的为二苯并（a，n）蒽。从各PAHs含量占总含量的比例来看，在25个采样点中检测出的PAHs含量比例较高的分别是萘（17.37%）、菲（16.58%）、荧蒽（15.50%）、屈（14.95%）和芘（11.27%）。

从PAHs的苯环数组成来看，徐州市二环路上PAHs的污染程度大小顺序为4环、3环、2环、5环、6环（图1）。

2.3徐州市二环路路面尘中PAHs的来源

环境介质中PAHs的来源呈多种特征分布，常用PAHs的理化性质定义的特征比值来判断PAHs的来源，常作为参考依据的有BaA/（BaA+Chr），Flt/（Flt+Pyr），Phe/Ant，Bap/Bpe，Pyr/Bap[10]。以下5种比值在判定多环芳烃来源过程中可作为比较可靠的参考值：①BaA/（BaA+Chr）。该值小于0.20时主要是石油类的挥发污染来源，大于0.35时为燃烧源，0.20～0.35时是介于石油源和燃烧源之间的混合污染源[11]；②Flt/（Flt+Pyr）。该值小于0.40时为石油源，大于0.50时代表PHAs由生物质、煤燃烧为主产生，0.40～0.50时则意味着石油类燃烧来源[12]；③Phe/Ant。该值大于15表示石油源，小于10表示燃烧源[13]；④Bap/Bpe。该值为0.30～0.44时表示交通污染源，0.90～6.60时表示燃煤污染源[14]；⑤Pyr/Bap。该值为1～6时表示交通污染源，小于1时表示煤和生活污染源[15]。

本研究中的25个样品，BaA/（BaA+Chr）为0.24，Flt/（Flt+Pyr）为0.58，Phe/Ant为7.21，Bap/Bpe为1.85，Pyr/Bap为4.31。因此，可以推断出徐州市二环路路面尘中的多环芳烃主要来源是偏重于燃烧源的介于石油源和燃烧源之间的混合物质，以生物质和煤燃烧源为主，这与徐州市作为一个燃煤重工业城市也是吻合的。另外，二环路上车流量较大，交通污染源也是多环芳烃的一个来源，这一点从Pyr/Bap值上也得到了证明。

3结论

1）徐州市二环路路面尘中25个采样点多环芳烃总含量为2 179～11 933 ng/g，其含量较国内外其他地区相比属于污染较为严重的地区。

2）从多环芳烃的苯环数组成来看，徐州市二环路路面尘中多环芳烃的污染大小顺序为4环、3环、2环、5环、6环。

3）徐州市二环路路面尘中的多环芳烃主要来源是偏重于燃烧源的介于石油源和燃烧源之间的混合物质，以生物质和煤燃烧源为主。此外，交通污染也是造成徐州市二环路路面尘中多环芳烃污染的一个来源。

参考文献：

[1] WILCKE W.Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J]. J Plant Nutrsoil Sci，2000，163：229-248.

[2] WILCKE W.Global patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soil[J].Geodema，2007，141：157-166.

[3] AGARWAL T，KHILLARE P S，SHRIDHAR V，et al.Pattern，source and toxic potential of PAHs in the agricultural soil ofDelhi，India[J].Joumal of Hazardous Materials，2009，163：1033-1039.

[4] XING W Q， LUO Y M， WU L H， et al.Spatial distribution of PAHs in a contaminated valley in Southeast China[J].Environ Geochem Health，2006，28：89-96.

[5] ZHANG H B，LUO Y M，WONG M H，et al.Distributions and concentrations of PAHs in Hong Kong soils[J].Environ Pollut，2006，141：107-114.

[6] 杨发忠，颜阳，张泽志，等.多环芳烃研究进展[J].云南化工，2005，32（2）：44-48.

[7] 蒋秋静，李跃宇，胡新新，等.太原市多环芳烃（PAHs）排放清单与分布特征分析[J].中国环境科学，2013，33（1）：14-20.

[8] 段小丽.多环芳烃污染的人体暴露和健康风险评价方法[M].北京：中国环境科学出版社，2011.

[9] MALISZEW-KORDYBACH B.Polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soils in Poland： Preliminary proposals for criteria to evaluate the level of soil contamination[J].Applied Geochemistry，1996，11：121-127.

[10] YUNKER M B，MACDONALD R W，VINGARZAN R，et al.PAHs in the Fraser River basin：A critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition[J].Organic Geochemistry，2002，33：489-515.

[11] 赵健，周怀东，陆瑾，等.白洋淀土壤中多环芳烃的分布特征及来源[J].生态学杂志，2009，28（5）：901-906.

[12] 王振，高云涛，刘晓海.化工厂土壤多环芳烃分布特征及评价[J].环境科学导刊，2010，29（4）：86-89.

[13] 赵健，周怀东，陆瑾，等.大清河流域表层土壤中多环芳烃的污染特征及来源分析[J].环境科学学报，2009，29（7）：1452-1458.

[14] 韩成哲，魏巍，王国栋.图们市区大气PM10中16种多环芳烃的监测与分析[J].环境化学，2013，32（2）：319-324.

[15] 曹云者，柳晓娟，谢云峰，等.我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析[J].环境科学学报，2012，32（1）：197-203.