泰州市大气颗粒物中多环芳烃污染特征分析

夏海军，董 杰，曹 鹏

（1.安徽省宣城生态环境监测中心，安徽 宣城 242000；2.安徽泰科检测科技有限公司，合肥 230001；3.南京理工大学泰州科技学院，江苏 泰州 225300）

雾霾天气与人们的生活息息相关，近年来受到人们的广泛关注。目前，我国大气污染比较严重，大气颗粒物平均浓度较高。大气环境恶化导致呼吸道疾病高发，人们开始关注雾霾的危害。雾霾中的细小颗粒物可以吸附环境中有毒有害物质，通过呼吸系统进入鼻腔、支气管甚至肺部，对人体造成不可估量的伤害。多环芳烃（PAHs）就是其中危害较大的物质之一[1]。大气颗粒物中，多环芳烃的源解析方法有特征比值法、主成分分析法、特征化合物法、正定矩阵分解法等[2]。本文采用特征比值法和特征化合物法对泰州市大气颗粒物中PAHs进行源解析，以降低大气颗粒物中PAHs污染，改善泰州市大气环境。

1 试验

1.1 样品采集

本次试验采用大流量TSP/PM10（总悬浮颗粒物/可吸入颗粒物）采样器，采样流速为1.05 m3/min，采用玻璃纤维滤膜。采样点位于泰州南京理工大学研究院天台，距离地面约15 m。采样点周围开阔，无障碍物遮挡。采样前先将玻璃纤维滤膜于温度400 ℃的马弗炉中灼烧2 h，去除有机成分的干扰。取出滤膜冷却，然后在恒温恒湿箱中平衡24 h。对平衡后的滤膜进行称重编号，并于-4 ℃温度下保存，待用。

采样时间为3月31日到5月11日（特殊天气除外），共采集20份样品。采集好的样品以密封袋密封，恒温恒湿箱中平衡24 h后称重并于-4 ℃温度下保存。采样时，在现场环境中放一张处理好的滤膜，不通过气流，24 h后与采样滤膜一起收回、密封、于-4 ℃温度下保存，并与样品进行同样的后期处理，此样品作为全程序空白。

1.2 样品预处理

本次试验采用甲醇做提取溶剂。提取处理前所用的玻璃仪器全部超声清洗20 min后，用纯水清洗再烘干，试验前以甲醇润洗。将剪刀用甲醇处理后，取滤膜样品，剪碎，加10 mL甲醇于超声清洗器中超声提取20 min（超声温度低于30 ℃），重复两次，将两次提取液混合。过孔径0.22 μm的有机滤膜，抽滤去除其中颗粒物，抽滤后澄清液以氮气吹干仪浓缩至1 mL左右，再以甲醇定容至1 mL，转移至样品瓶中低温保存，待测。

1.3 样品检测分析方法

高效液相色谱分析采用规格4.6 mm×250 mm的C18色谱柱，柱温为35 ℃。采用紫外检测器，波长分别为254 nm、220 nm、230 nm和290 nm。流动相为乙腈＋水。定量采用外标法。用乙腈将PAHs混合标样稀释至适当浓度。定性依据紫外光谱图及保留时间。梯度洗脱程序如表1所示。

表1 梯度洗脱程序

本研究采用抽样平行试验（每隔10个样品做一次平行样）、全程序空白和加标回收率试验进行质控[3]，以保证数据分析质量。经测定，空白加标回收率为79.8%～114.6%，平行试验的相对标准偏差为2.7%～6.8%，PAHs分析的相对标准偏差为1.2%～5.7%。

2 结果与讨论

2.1 大气中PAHs浓度测定结果

泰州市大气中16种PAHs的浓度值如表2所示，表中数据单位均为ng/m3。20份样品检出多种PAHs，其中以5环居多，苯并[b]荧蒽浓度最高，而萘、苊、芴、蒽、荧蒽、苯并[g,h,i]芘均未检出。原因是高分子量多环芳烃结构比低分子量稳定，多环的PAHs主要以吸附于颗粒物的形式存在，低环的PAHs在气相中相对含量更高[4]。经计算，苯并[a]芘浓度平均值为0.175 1 ng/m3，小于《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）的24 h平均浓度限值（2.5 ng/m3）。

表2 泰州市大气中PAHs浓度测定结果

2.2 大气颗粒物中PAHs的来源解析

2.2.1 特征比值法

不同PAHs的特征比值判据如表3所示[5-7]。泰州市大气颗粒物中，芘/苯并[a]芘、菲/（菲+蒽）、苯并[a]蒽/屈、苯并[b]荧蒽/苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘/苯并[g,h,i]芘的比值结果如表4所示。结合表3可知，泰州市大气颗粒物中PAHs的主要来源是燃煤排放和车辆排放，其中车辆排放以汽油燃烧为主。

表3 不同PAHs的特征比值判据

表4 泰州市大气颗粒物中PAHs的实际特征比值

2.2.2 特征化合物法

PAHs单体质量浓度的差异与污染源有一定关系。低环（2～3环）的PAHs主要来自石油源，而燃煤燃烧则主要产生4环及4环以上的PAHs，机动车尾气中5～6环的PAHs含量较高。泰州市大气颗粒物中，PAHs以4～6环为主，根据特征化合物法可知，PAHs的来源以燃煤排放和车辆排放为主，这与特征比值法所得结论相同。

3 结论

泰州市大气中共检出10种PAHs，其中以高环居多。另外，苯并[a]芘作为有毒有害物质的典型代表，其在泰州市大气中的浓度平均值为0.175 1 ng/m3，小于《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）的24 h平均浓度限值（2.5 ng/m3），符合国家标准要求。特征比值法和特征化合物法的源解析结果一致，泰州市大气颗粒物中，PAHs主要来源于燃煤排放和车辆排放。