南京市不同功能区PM10 中多环芳烃的污染特征.doc南京市不同功能区PM10 中多环芳烃的污染特征.doc

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专业文档,值得下载专业文档,值得珍藏南京市不同功能区PM10中多环芳烃的污染特征胡伟1,钟秦1,石莹莹1,司蔚2,常为民2,柏仇勇21南京理工大学化工学院,2江苏省环境监测中心,江苏南京210094摘要PM10是衡量大气环境质量好坏的重要指标之一;多环芳烃PAHS是具有强烈致癌性的有机污染物,大多吸附在粒径小于10ΜM颗粒物上。利用长期定位实验采集了南京市两典型功能区大厂地区和山西路的PM10样品,对其PAHS质量浓度进行了分析测定,研究了不同功能区PM10中PAHS的时空污染特性。研究结果表明南京市PM10污染比较严重,其质量浓度变化范围在01157MGM3~03913MGM3之间;经分析PM10中16种优控多环芳烃(PAHS)发现,全年大厂地区的PAHS的质量浓度与山西路PAHS的质量浓度没有明显的高低之分;PAHS总质量浓度的空间变化不明显,时间变化也没有规律性;比较PM10与PAHS的月平均质量浓度变化趋势,两者之间的变化没有相关性,各自的质量浓度变化也没有规律性,分析其结果可能是由于PAHS的不稳定性造成的。关键词PM10;多环芳烃;污染特征;南京市中图分类号X513文献标识码A文章编号16722175(2008)02054904PM10是指大气环境中空气动力学直径小于10ΜM的固体颗粒物,它是目前我国各城市大气环境的首要污染物,对大气环境质量起到了决定性的影响作用。多环芳烃PAHS是环境中广泛存在的具有致癌性的有机污染物,它主要由化石燃料的不完全燃烧产生。大气中的PAHS大多吸附在粒径小于10ΜM颗粒物上13。这些PAHS种类繁多,大多吸附于PM10上,并通过干、湿沉降作用,迁移到水体和沉积物中,直接或间接地影响着大气环境质量、气候和人体健康,进而破坏生态环境412。此外,还有许多研究表明,PAHS对人体中枢神经、血液的毒害作用很强,许多PAHS与皮肤长期接触会导致皮肤癌13,14。为此,笔者于2005年在南京市两个典型功能区大厂地区(工业区)和山西路(商业区)进行PM10样品的采集工作,对其中PAHS的质量浓度进行了测定,以研究大气层结相对稳定的条件下PM10中PAHS的分布特征。1采样与分析方法11样品采集通过资料调查,结合实际情况,在南京市设立两个功能区采样点采集环境空气中的PM10样品大厂地区(工业区)和山西路(商业区)。本次采样预采集12个月的样品,每个月连续3次采样,每次对各个采样点采样24H。12样品预处理与分析将样品用二氯甲烷索氏提取24H,冷却至室温后进行KD浓缩,然后用硅胶柱层析,将收集到的层析液再进行KD浓缩,吹氮浓缩至近干,定容至1ML。最后用美国WATERS公司高效液相色谱进行分析,检测器和色谱柱分别为2478紫外检测器、NUCLEOSILR1005C18PAH色谱柱,标样为美国CHEMSERVICE公司生产的16种优先控制PAHS混标。2结果与讨论21PM10月变化特征根据所测数据绘出两个采样点一年内PM10质量浓度的变化趋势,如图1所示。从图1可看出,大厂地区(工业区)的PM10质量浓度明显高于山西路(商业区)。大厂地区重工业企业比较多,尤其化工企业占的比重较大,PM10污染比较严重;山西路属商业繁华地带,主要污染源是汽车尾气,相对重工业区污染较轻一些,与图示相符。总体来说,南京市PM10污染比较严重,研究期间,其质量浓度变化范围是01157MGM3~03913MGM3,与我国在1996年颁布的环境空气质量标准GB30951996中规定的PM10的二级标准质量浓度相比,超标2~4倍。001020304123456789101112月份PM10质量浓度ΡB/MG﹒M3▲大厂地区■山西路图1两个采样点PM10质量浓度变化趋势FIG1THECHANGEDTRENDCHARTOFPM10INTWOSPOTS550生态环境第17卷第2期(2008年3月)22PM10中PAHS的组成及其含量分布特征各样品中16种PAHS的质量浓度得出后,每月取3次的算术平均值,以降低个别样品产生的随机误差,得到大厂地区和山西路的PAHS质量浓度值分别列于表1和表2中。从表1、表2中数据可以看出,1至8月份大厂地区中低环的多环芳烃质量浓度大致都要高于山西路中多环芳烃的质量浓度,如萘、二氢苊、芴、苊和菲,而9至12月份正好相反;中环的多环芳烃质量浓度在两地区分布不稳定,几乎没有什么关系,如屈;高环的多环芳烃在两地区中的质量浓度呈现一定的时间特征,1至3月份山西路地区的多环芳烃质量浓度要大于大厂地区,而4至12月相反,即山西路地区的多环芳烃质量浓度整体要小于大厂地区,如苯并K荧蒽、二苯并K荧蒽、茚并1,2,3C,D芘和苯并G,H,I苝。23两地区的PAHS总质量浓度的变化规律把两个采样点每个月样品中平均的16种PAHS的质量浓度加和,得到每个月的总质量浓度,如图表1大厂地区16种PAHS质量浓度月平均值TABLE1THEMONTHLYAVERAGECONCENTRATIONOFPAHSINDACHANGAREA组分名称ΡPAHS/NGM31月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月萘680048600232828926607135646631173558261826639813232二氢苊541508890706805210546528622423920759266724467912691148芴153408513516200864081091719893112495491562172081058苊400172000650414087073586546523773062686399192213233011877菲18341039400421076633738914553041978171789218724030蒽13839750340252055726233285186405219543211321661297312838荧蒽6353350967661435515526124053607123981869833711485320171芘88794266871060921105692742191314851120827302866213385屈559225044091101645303421710076031455381357140535358苯并A蒽682638675940531049493300622500203267215474876141苯并B荧蒽185078731110526312164622181622777006398790342204726319苯并K荧蒽54043816520112274878168182942027667432081123416285苯并A芘623836214492437444106469296005650283243303716972二苯并A,H荧蒽51933589767114602682792527908593476282713141658472茚并1,2,3C,D芘4639307033798973679361778022615785002795145277231苯并G,H,I苝1333786101243511801141091731510005563110197100751786217852表2山西路16种PAHS质量浓度月平均值TABLE2THEMONTHLYAVERAGECONCENTRATIONOFPAHSINSHANXIROAD组分名称ΡPAHS/NGM31月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月萘16274128402031536590298297307014238597243987015225535736二氢苊42163569076710790812308519920188869573235174110641芴180218432964682008938976508276190887088501071900苊4676931464239034021210265408851431943454406887711386827001菲358314384069631100924268086741421828083510241083蒽1744792171666720352480817521743922347100658382566714890荧蒽77733226845910485292699793206123901639448245119844芘10385515687131033612986543224987860922296625343557屈492225146019403805502966172234540324135113878776苯并A蒽546342934250391608561641137817801370189832672043苯并B荧蒽8529576512719926730616251518570943119334442602052苯并K荧蒽762437896414372010995204427033792147236942348041苯并A芘940535735088497909500129128600811403227232211153二苯并A,H荧蒽938749215787710648060251200134173315281268107792茚并1,2,3C,D芘651733518611490618450837209822872412265462992673苯并G,H,I苝1775394511355516389438103551540036854255390117440057胡伟等南京市不同功能区PM10中多环芳烃的污染特征5512所示。由图2可以看出,大厂地区(工业区)的PAHS的质量浓度与山西路(商业区)PAHS的质量浓度没有明显的变化规律,两个地区高浓度交替出现,PAHS的空间变化不明显。分析其原因,可能是因为两地的污染来源不同,而且污染源产生PAHS具有不稳定性,所以变化没有规律。山西路地区九、十月份PAHS质量浓度处于最低点,与期间召开“十运会”,加强环境治理力度,加强监督执法、美化环境、净化空气有关。24PM10质量浓度与PAHS的相关性分析分别就大厂地区的PM10和PAHS的月平均质量浓度,及山西路的PM10和PAHS的月平均质量浓度作图,如图3和图4所示。从图3和图4可以看出,PAHS的质量浓度变化与PM10的质量浓度变化几乎没有什么相关性,各自的质量浓度变化也没有规律性,这样的结果可能是由于PAHS的不稳定性造成的。3结论(1)南京市PM10污染严重,研究期间,其质量浓度变化范围是01157MGM3~03913MGM3。与我国在1996年颁布的环境空气质量标准GB30951996中规定的PM10的二级标准质量浓度相比,超标2~4倍;(2)全年大厂地区(工业区)的PAHS的质量浓度与山西路(商业区)PAHS的质量浓度没有明显的高低之分,PAHS的空间变化不明显,时间变化也没有规律性;(3)比较PM10与PAHS的月平均质量浓度变化趋势,发现两者之间的变化没有相关性,也就是说,PAHS的质量浓度不受PM10质量浓度的影响,不随PM10质量浓度的增加而增加。参考文献1CANCIOJAL,CASTELLANOAV,MARTINSS,ETALSIZEDISTRIBUTIONSOFPAHSINAMBIENTAIRPARTICLESOFTWOAREASOFLASPALMASDEGRANCANARIAJWATER,AIRANDSOILPOLLUTION,2004,154141271382于国光,王铁冠,吴大鹏,等北京市大气气溶胶中多环芳烃的研究J中国矿业大学学报,2008,3717278YUGUOGUANG,WANGTIEGUAN,WUDAPENG,ETALASTUDYOFPOLYCYCLICAROMATICHYDROCARBONSPRESENTINBEIJINGAEROSOLSJJOURNALOFCHINAUNIVERSITYOFMININGTECHNOLOGY,2008,37172783陈晓秋,张建华,俞是聃,等交通路口大气气溶胶的污染状况以及多环芳烃的污染特征研究J分析测试技术与仪器,2007,133194198CHENXIAOQIU,ZHANGJIANHUA,YUSHIDANTHEPOLLUTIONSTATEOFATMOSPHERICAEROSOLANDPOLLUTIONPROPERTYOFPAHSINATMOSPHERICAEROSOLATTHETRAFFICCROSSINGJANALYSISANDTESTINGTECHNOLOGYANDINSTRUMENTS,2007,1331941984杜刚辽宁省大气可吸入颗粒物中重金属及多环芳烃污染特征研究J环境保护科学,2007,332130005010150202503035123456789101112月份PAHS的月平均质量浓度/(ΜGM3)▲大厂地区,■山西路图2两个采样点PAHS质量浓度变化趋势FIG2THECHANGEDTRENDCHARTOFPM10INTWOSPOTS0005010150202503035123456789101112月份PM10月平均质量浓度/(MGM3)00050101502025PAHS月平均质量浓度/(ΜGM3)●PM10月平均质量浓度,□PAHS月平均质量浓度图4山西路的PM10和PAHS月平均质量浓度比较曲线FIG4THECOMPAREOFMONTHLYCONCENTRATIONOFPM10ANDPAHSINSHANXIROAD000501015020250303504045123456789101112月份PM10月平均质量浓度/(MGM3)0005010150202503035PAHS月平均质量浓度/(ΜGM3)●PM10月平均质量浓度,□PAHS月平均质量浓度图3大厂地区的PM10和PAHS月平均质量浓度比较曲线FIG3THECOMPAREOFMONTHLYCONCENTRATIONOFPM10ANDPAHSINDACHANGAREA552生态环境第17卷第2期(2008年3月)DUGANGSTUDYONPOLLUTIONCHARACTERISTICOFHEAVYMETALELEMENTSANDPAHSINABSORBABLEPARTICULATEMATTEROFLIAONINGPROVINCEJENVIRONMENTALPROTECTIONSCIENCE,2007,332135程金平,赵文昌,谢海英,等焦化厂周边PM10梧桐叶片土壤介质中PAHS相关性研究J环境科学,2007,28818021805CHENGJINPING,ZHAOWENCHANG,XIEHAIYING,ETALCORRELATIONOFPOLYCYCLICAROMATICHYDROCARBONSPAHSINPM10PHOENIXTREELEAVESSOILSYSTEMOFACOKINGCHEMICALFACTORYINSHANGHAIJENVIRONMENTALSCIENCE,2007,288180218056叶翠杏,王新红,印红玲,等厦门市不同功能区冬季PM10中多环芳烃的污染特征J环境科学学报,2006,26915321538YECUIXING,WANGXINHONG,YINHONGLING,ETALCHARACTERISTICSOFPAHSINPM10AEROSOLSCOLLECTEDFROMDIFFERENTDISTRICTSINXIAMENJACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAE,2006,269153215387李秋歌,高士祥,王格慧,等南京市大气气溶胶中多环芳烃的污染趋势J南京大学学报自然科学,2007,435556560LIQIUGE,GAOSHIXIANG,WANGGEHUI,ETALPOLLUTIONTRENDOFPOLYCYCLICAROMATICHYDROCARBONSPAHSINNANJINGATMOSPHERICAEROSOLJJOURNALOFNANJINGUNIVERSITYNATURALSCIENCES,2007,4355565608VIANAM,QUEROLX,ALASTUEYA,ETALCHARACTERISINGEXPOSURETOPMAEROSOLSFORANEPIDEMIOLOGICALSTUDYJATMOSPHERICENVIRONMENT,2008,42,155215689VIANAM,LOPEZJM,QUEROLX,ETALTRACERSANDIMPACTOFOPENBURNINGOFRICESTRAWRESIDUESONPMINEASTERNSPAINJATMOSPHERICENVIRONMENT,2008,421941195710MARIANAVC,RUBEMCH,ADRIANAD,ETALMUTAGENICACTIVITYOFAIRBORNEPARTICULATEMATTERINAPETROCHEMICALINDUSTRIALAREAJMUTATIONRESEARCH,2008,65019620111NGABEB,POISSANTLPOLYCYCLICAROMATICHYDROCARBONSINTHEAIRINTHESTLAWRENCEBASINJENVIRONMENTSCIENCETECHNOLOGY,2003,372094209912WITTG,LEIPET,KACHRISTIANEMEISUSINGFLUFFYLAYERMATERIALTOSTUDYTHEFATEOFPARTICLEBOUNDORGANICPOLLUTANTSINTHESOUTHERNBALTICSEAJENVIRONMENTSCIENCETECHNOLOGY,2001,351567157313KIMBM,RONALDCHAPPLICATIONOFSAFERMODELTOTHELOSANGELESPM10DATAJATMOSPHERICENVIRONMENT,2000,341747175914MIGUELAH,KIRCHSTETTERTW,HARLEYRAONROADEMISSIONSOFPARTICULATEPOLYCYCLICAROMATICHYDROCARBONSANDBLACKCARBONFROMGASOLINEANDDIESELVEHICLESJENVIRONMENTSCIENCETECHNOLOGY,1998,32450455POLLUTIONCHARACTERISTICSOFPAHSINPM10COLLECTEDFROMDIFFERENTDISTRICTSINNANJINGHUWEI1,ZHONGQIN1,SHIYINGYING1,SIWEI2,CHANGWEIMIN2,BOQIUYONG21SCHOOLOFCHEMICALENGINEERING,NANJINGUNIVERSITYOFSCIENCETECHNOLOGY,NANJING210094,CHINA;2ENVIRONMENTSUPERVISINGCENTEROFJIANGSUPROVINCE,NANJING210094,CHINAABSTRACTPM10ISONEOFIMPORTANTINDEXTOJUDGETHEATMOSPHEREENVIRONMENTALQUALITY;ANDPAHSISTHEINTENSECANCEROGENICORGANICPOLLUTANTS,WHICHISMOSTLYADSORBEDBYMATTERSWITHDIAMETERSMALLERTHAN10ΜMTHEPM10SAMPLESHAVEBEENCOLLECTEDBYUSINGORIENTATIONEXPERIMENTFROMTWODISTRICTSDACHANGAREAANDSHANXIROADINNANJINGCITYTHEPAHSCONCENTRATIONSINPM10HAVEBEENANALYSED,ANDIT’STEMPORALANDSPATIALPOLLUTIONCHARACTERISTICHASBEENSTUDIEDTHERESULTSHOWSTHATTHEPM10POLLUTIONISSERIOUSANDIT’SCONCENTRATIONCHANGESFROM01157MGM3TO03913MGM3INNANJINGCITYANALYSINGTHE16KINDS’PREFERENTIALTREATMENTPAHSINPM10SHOWSTHATTHEANNUALPAHSCONCENTRATIONBETWEENDACHANGAREAANDSHANXIROADMARKSNOOBVIOUSDIFFERENCE,THETEMPORALANDSPATIALVARIATIONOFPAHSISNEITHEROBVIOUSNORREGULAR;COMPARINGTHEMONTHLYAVERAGECONCENTRATIONBETWEENPM10ANDPAHSSHOWSTHAT,THEREISNOCORRELATIONANDREGULARITYBETWEENTHEM,WHICHMAYBECAUSEDBYTHEINSTABILITYOFPAHSKEYWORDSPM10;PAHS;POLLUTIONCHARACTERISTICS;NANJINGCITY
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