（环境工程专业论文）衡山大气及云雾水中pcbs的浓度水平及来源分析.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 压债 日期： 竺12 1 篁：f 一 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：监导师签名：至楚日期：剑 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 3 第1 章前言5 1 1研究意义5 1 2国内外研究进展8 1 2 1 国外研究进展8 1 2 2国内研究进展及存在的问题9 1 3研究主要内容和创新点1 1 1 3 1 主要研究内容1 1 1 3 2 创新点1 2 第2 章实验条件及方法1 3 2 1 采样点一1 3 2 2 样品的采集与化学分析1 4 2 2 1 样品的采集1 4 2 2 2 样品处理1 7 2 2 3 化学分析1 8 2 3 数据的处理方法及软件1 9 第3 章大气及云雾水中多氯联苯的浓度特征2 2 3 1 衡山大气中p c b s 的浓度分布特征2 2 3 2 大气中p c b s 浓度与温度的关系2 5 3 3 衡山云雾水中p c b s 的浓度分布特征2 9 3 4 小结3 l 第4 章大气传输对衡山大气及云雾中p c b s 浓度的影响3 4 4 1 大气传输对衡山大气中p c b s 浓度的影响3 4 4 2 大气传输对衡山云雾中p c b s 浓度的影响3 7 4 3 小结3 9 第5 章不同种类p c b s 的来源分析4 1 5 1 对大气样品的因子分析4 1 5 2 对云雾样品的因子分析4 2 5 3 小结4 3 第6 章总结4 4 致谢4 9 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h n 、i e s e 。l a b s t r a c ti ne n g l i s h 3 c h a p t e rli n t r o d u c t i o n 5 1 1s i g n i f i c a n c eo f t h er e s e a r c h 5 1 2 s t u d i e si ng l o b l ea n dc h i n as c a l e 8 1 2 1s t u d i e si ng l o b l e 8 1 2 2s t u d i e si nc h i n a 9 1 3t h ec o n t e ma n di n n o v a t i o no ft h i sr e s e a r c h 1l 1 - 3 1c o n t e n t s0 f t h i ss t u d y 1 1 1 ：；2i n n o v a t i o no f t h i ss t u d y 1 2 c h a p t e r2e x p e r i m e n t sa n dm e t h o d o l o g i e s 。13 2 1s a m p l i n gs i t e 1 ：； 2 2s a m p l ec o l l e c t i o na n da n a l y s i s 1 4 2 2 1s a m p l ec o l l e c t i o n 1 4 2 2 2p r e t r e a t m e n t l7 2 2 3c h e m i c a la n a l y s i s 18 2 3d a t aa n a l y s i sa n ds o f t w a r eu s e d l9 c h a p t e r3c o n c e n t r a t i o nc h a r a c t e ro fp c b si n a t m o s p h e r ea n dc l o u 也，f o g s a m p l e s ：! ：1 3 1c o n c e n 仃a t i o nc h a r a c t e ro fp c b si na t m o s p h e r e 2 2 3 2r e l a t i o n s h i p sb e t w e e np c b si na t m o s p h e r ea n dt e m p e r a t u r e 。2 4 3 3c o n c e n t r a t i o nc h a r a c t e ro fp c b si nc l o u d ，f o g 2 9 3 4s u m m a r y 31 c h a p t e r4a i r f l o wi n f l u e n c eo np c b sc o n c e n t r a t i o n s 3 4 4 1a i r f l o wi n f l u e n c eo np c b sc o n c e n t r a t i o n si na t m o s p h e r e 3 4 4 2a i r f l o wi n f l u e n c eo np c b sc o n c e n t r a t i o n si nc l o u 也，f o g 。3 7 4 3s u m m a r y ：；9 c h a p t e r5s o u r c ea n a l y s i so f p c b s 4 1 5 1f a c t o ra n a l y s i so nt h ea t m o s p h e r es a m p l e s 4 1 5 2f a c t o ra n a l y s i so nt h ec l o u d f o gs a m p l e s 4 2 1 ；3s u m m a r y z l ：； c h a p t e r6c o n c l u s i o n 4 4 r e f e r e n c e s 4 5 a c k n o w l e d g e m e n t 4 9 山东大学硕士学位论文 摘要 p c b s 为半挥发性的有机氯化合物，具有持久性、生物毒性、生物累积性等 特性。研究环境中p c b s 的含量可以为p c b s 的污染防治提供依据。本研究的采 样点衡山位于中国南部，地理位置、气候特点等都有一定的区域代表性。本研究 的目的是为我国高山地区p c b s 的研究添加数据，分析长距离输送对衡山地区环 境介质中p c b s 含量的影响以及该地区p c b s 的来源。 本研究于2 0 0 9 年3 月5 月期间，在湖南衡山南岳高山气象站设置采样点， 对衡山的大气和云雾水进行了采样观测。共采集到3 4 对气相和颗粒相样品，2 2 场云雾水样品。利用g c e c d 测定了样品中7 种指示性p c b s 的浓度。 对p c b s 含量的分析结果显示，衡山大气中y p c b s 的平均浓度为1 8 0 5 1 p g m 3 ，含量最多的为四氯代的p c b 5 2 ，占到p c b s 总含量的6 0 2 。高氯代的 p c b s 倾向于附着在颗粒物上，而低氯代的p c b s 则倾向于分布在气相中。气相 中y p c b s 的含量略高于颗粒相。衡山大气中y p c b s 的浓度高于我国1 1 个背景点 的含量水平，低于国内城市的含量水平，而高于或接近部分国外城市的含量水平。 但与世界范围内其他高山站点相比，p c b s 含量水平偏高。对衡山地区大气中 p c b s 的浓度与对应采样日期平均温度的相关性研究表明，两者之间没有很好的 相关关系，据此可以认为，衡山地区大气中p c b s 的浓度受局地源挥发的影响很 小，而主要受长距离传输来的大气中p c b s 含量的影响。云雾水中y p c b s 的平均 浓度为8 6 8 1 n g l ，含量最多的为四氯代的p c b 5 2 ，与大气情况相同。低氯代的 p c b s 含量高于高氯代p c b s 的含量。颗粒相中y p c b s 的含量略高于水相中含量。 对于四种低氯代的物质来说，除p c b 5 2 更多的存在于水相，其余在水相中的含 量与在颗粒相中的含量基本相同。高氯代的p c b l 5 3 和p c b l 8 0 则绝大部分存在 于颗粒相上。 后推气流轨迹分析结果表明，大气样品采样期间的气流可大致分为n 、s 两 个来向，而云雾采样期间的气流来向则可划分为n 、s 、l 三类。不论是大气样 品还是云雾样品，p c b s 总体含量较高的都是n 类气流，且两者关于每种p c b 更多的来自何种气流的分析结果也基本一致。 综合大气和云雾样品主因子分析的结果，可以认为衡山地区p c b s 的来源主 山东大学硕士学位论文 要可以划分为两类：一类为焚烧炉排放、造纸漂白等工艺过程的排放以及我国的 以低氯取代物为主的p c b s 产品；另一类为国外生产的含相对较多高氯取代物的 p c b s 产品。 关键词：p c b s ；云雾水；后推气流轨迹；主因子分析：衡山 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t p c b sa r es e m i v o l a t i l eo r g a n o c h l o r i n ec o m p o u n d sw i t hp e r s i s t e n c e ，t o x i c i t i e s a n db i o a c c u m u l a t i v ep r o p e r t i e s t os t u d yt h ec o n t e n to fp c b sc a np r o v i d eb a s i sf o r p o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fp c b s m o u n th e n g ，t h es a m p l i n gp o i n to ft h i s s t u d y , i si nt h es o u t ho fc h i n a , a n di sr e p r e s e n t a t i v eo ft h ea r e ab o t l li nt h ea s p e c to f l o c a t i o na n dc l i m a t i cc h a r a c t e r i s t i c s t h ea i mo ft h i ss t u d yi st oa d dd a t ao fp c b si n l l i 曲- m o u n t a i na r e a so fc h i n a ，o b t a i ni n s i g h t sa b o u tl o n g r a n g et r a n s p o r ta n dt h e s o u r c eo fp c b si nt h i sa r e a s a m p l i n gw a sc o n d u c t e da tt h em o u n th e n gw | e a t h e rs t m i o nb e t w e e nm a r c ha n d m a y , 2 0 0 9 3 4p a i r so fv a p o ra n dp a r t i c u l a t es a m p l e sa n d2 2t i m e so fc l o u d f o gw a t e r s a m p l e sw e r eo b t a i n e d 7i n d i c a t o r - p c b sw e r ed e t e c t e db vg c t h em e a nv a l u eo ft h e7i n d i c a t o r - p c b si na t m o s p h e r ew a s18 0 5lp g l n - ，w h i l e t h ed o m i n a t ep c bc o n g e n e rw a sp c b 5 2 w h i c ha c c o u n t e df o r6 0 2 o ft h et o t a l c o n t e n t h i g h c h l o r i n a t e dp c b st e n d e dt ob ea t t a c h e dt op a r t i c u l a t em a r e r ，w h i l el o w - c h l o r i n a t e dp c b sp r e f e r r e dt od i s t r i b u t ei nt h eg a sp h a s e t h ec o n c e n t r a t i o no fp c b s i na t m o s p h e r eo fm o u n th e n gw a sh i g h e rt h a nt h a to f1 1b a c k g r o u n dp o i n t si nc h i n a 1 0 w e rt h a nt h a to fc i t i e si n l a n d a n da b o v eo rc l o s et ot h el e v e l so fs o m ef o r e i g nc i t i e s c o m p a r e dw i t hh i g h m o u n t a i ns i t e so v e r s e a s ，t h ep c b sc o n c e n t r a t i o nh e r ew a si na h i g hl e v e l t h es t u d yo ft h er e l e v a n c eb e t w e e np c b sc o n t e n ti na t m o s p h e r ea n d t e m p e r a t u r es h o w e dt h a t ，t h e r ew a sn og o o dr e l a t i o nb e t w e e nt h et w o i tc o u l db e c o n s i d e r e dt h a tt h ec o n t e n to fp c b so ft h i sa r e aw a si m p a c t e d m a i n l y b yt h e l o n g - r a n g et r a n s p o r t 1 1 l em e a nv a l u eo ft h e7i n d i c a t o r - p c b si nc l o u d f o gw a t e rw a s 8 6 81n g l ，w h i l et h ed o m i n a t ep c bc o n g e n e rw a sp c b 5 2 t o o l o 、- c l d o r i n a t e d p c b sw e r em o r et h a nh i g h c h l o r i n a t e dp c b s t b t a lp c b si np a r t i c u l a t ep h a s ew e r ea l i t t l em o r et h a nt h o s ei na q u e o u sp h a s e f o rt h e4l o w = c h l o r i n a t e dp c b s t h e i rc o n t e n t i n a q u e o u sp h a s e a n d p a r t i c u l a rp h a s ew a st h e s a m e e x c e p t f o rp c b 5 2 h i g h c h l o r i n a t e dp c b 15 3a n dp c bl8 0w a s m o s t l yp r e s e n ti nt h ep a r t i c u l a t ep h a s e b a c kt r a j e c t o r ya n a l y s i si n d i c a t e dt h a ta i r f l o w sd u r i n gt h ea i rs a m p l i n gd a t ec a n b ed i v i d e di n t ona n dst w oc a t e g o r i e s ，w h i l et h o s eo ft h ec l o u d f o gw a t e rs a m p l i n g d a t ec a nb ed i v i d e di n t on sa n dlt h e r ec a t e g o r i e s t h ec a t e g o r yo fnc o n t a i n e d m o r ep c b sb o t hi nt h ea i ra n di nt h ec l o u d f o gw a t e r 砀eo u t c o m eo fp r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i ss h o w e dt h a tt h es o u r c e so fp c b s i nt l l i sr e g i o nc o u l db em a i n l yd i v i d e di n t ot w op a r t s ：o n ei n c l u d e st h er e l e a s eo f i n c i n e r a t o r s i n d u s t r i a lp r o c e s s e ss u c ha sp a p e rb l e a c h i n ga n dp c bp r o d u c t sw h i c h w e r em a d ei nc h i n a , a n dt h eo t h e rr e p r e s e n t sp c bp r o d u c t sm a d ei nf o r e i g n c o u n t r i e s k e yw o r d s ：p c b s ；c l o u d f o gw a t e r ；b a c k t r a j e c t o r y ；p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ； m o u n th e n g 3 山东大学硕士学位论文 1 1 研究意义 第1 章前言 多氯联苯( p c b s ) 是一类以联苯为原料在金属催化剂作用下，高温氯化合成 的氯代联苯同系物与商业混合物的混合体系。p c b 同系物的分子式为 c 。2 h 。帅c 1 。竹( x + y l o ) ，结构式如图1 - 1 所示。 ( c l 23 图1 - 1p c b s 结构示意图 c 1 ) 根据氯原子取代数目和取代位置的不同，p c b s 共有2 0 9 种同系物。部分p c b s 的中文名称及对应的英文缩写见表1 - 1 。 表1 - 1 部分p c b s 的中文名称及对应的英文缩写 物质名称英文缩写物质名称英文缩写 一氯联苯 m c b六氯联苯h e x a c b 二氯联苯dicb七氯联苯h e p t a c b 三氯联苯t r i c b 八氯联苯o c t a c b 四氯联苯t e t r a c b九氯联苯 n o n a c b 五氯联苯p e n t a c b十氯联苯d e c a c b p c b s 混合体系通常按照其混合物中含氯百分数来命名，以a r o c l o r l 2 来 表示，最后两位数字代表含氯的百分数。例如，a r o c l o r l 2 2 1 表示p c b s 混合体 系中约含有2 1 的氯元素： p c b s 具有有机氯的气味，其存在状态随氯原子取代数目的不同而不同，既 5 山东大学硕士学位论文 有流动的油状液体，也有白色结晶固体或非结晶性树脂。p c b s 的密度为 1 4 4 9 c m 3 ( 3 0 ( 2 ) ，比重为1 4 1 5 ( 3 0 ) ，熔点为1 4 3 1 4 4 5 c ，沸点为3 4 0 - - 一 3 7 5 c ，脸在1 8 8 7 - 一4 9 8 7 之间。p c b s 在水中的溶解度极小，但易溶解于非极 性的有机溶剂和生物油脂。2 5 c 下，p c b s 在水中的溶解度为0 0 1 ， - 0 0 0 0 11 1g l ， 且随氯化程度的增加而减小。p c b s 有良好的化学惰性、抗热性、不可燃性、低 蒸汽压和高介电常数等性质，因此曾被作为石蜡扩充剂、黏合剂、热交换剂、润 滑剂、增塑剂、切割油、变压器和电容器内的绝缘介质、有机稀释剂、除尘剂、 杀虫剂、压敏复写纸以及阻燃剂等重要的化工产品，并广泛应用于塑料加工业、 电力工业、化工和印刷等领域。 p c b s 的基本化学性质有： ( 1 ) 易燃性。遇明火、高热可燃；闪点为1 9 5 ；受高热分解放出有毒烟 气。 ( 2 ) 反应性。p c b s 的化学性质稳定，但能够与强氧化剂发生反应，且遇紫 外光照射也会发生反应。a r o c l o r l 2 5 4 被认为不能与强氧化剂共存，它能够攻击 一些橡胶、塑料以及涂料等。 ( 3 ) 稳定性。p c b s 化学性质稳定，有耐热性、抗氧化性、抗强酸强碱等特 点。在实验室条件下，a r o c l o r l 2 5 4 在水、d m s o 、9 5 乙醇或丙酮溶液中均能够 稳定存在2 4 h 。p c b s 在高温下能够分解，生成更具毒性的物质，如p c d d f s 。 p c b s 的毒理性质有： ( 1 ) 毒性作用。p c b s 对生物的毒性作用多表现为亚急性和慢性毒性，急性 毒性作用不明显n 3 。p c b s 能对混合功能氧化酶系统产生影响，如使幼年虹鳟鱼的 乙氧基异吩恶唑酮- 0 - 脱乙基酶活性下降【妇；能够对生物抗氧化系统产生作用， 如可作用于人体红细胞，导致过氧自由基生成，从而引起脂质过氧化反应d 3 ；还 可以对生物体的内分泌、生殖等系统产生干扰作用，如有些可对甲状腺素的分泌 产生干扰n 1 、有些则能够对性激素的分泌产生干扰，从而进一步影响生殖器官的 发育刚。p c b s 对人的呼吸系统、免疫系统、代谢系统以及生殖系统等都能造成 严重损害，能够引起胎儿发育迟缓、畸形甚至导致死胎嘲。 ( 2 ) 潜在的致癌作用。大量实验证明p c b s 能引起动物癌症。如k i m b r o u g h t r d 等人的研究表明，让小鼠长期口服a - 1 2 5 4 可使其肝脏纤维化并产生肝癌旧。 6 山东大学硕士学位论文 长期饲喂a - 1 2 6 0 给大鼠，大鼠会出现肝肿大和肝脏瘤性结节，随后出现肝癌。 一些对电厂工人的研究表明p c b s 与人类的癌变有关，然而也有很多研究认为p c b 与癌症的发生无关订1 。美国环保署( e p a ) 将所有的p c b s 定为了潜在的致癌物质， 而有人认为这缺乏科学依据。m o o r e 等人研究发现含氯6 0 的p c b s 显著增加癌 症的发生，而含氯4 2 或5 4 的p c b 与癌症的发生无关。还有研究认为，p c b s 的 致癌性与其分子上氯的取代位置有关嘲。 1 8 8 1 年，德国人h 施米特和g 舒尔茨第一次合成了p c b s 。p c b s 的工业生产 始于1 9 2 9 年的美国，到2 0 世纪6 0 年代中期，p c b s 的生产在世界范围内达到了 高峰。据统计，在1 9 2 9 - 1 9 8 7 年间，全世界生产的p c b s 约有2 0 0 0 万吨，其中约 三分之一由于开放性使用已经进入环境陌1 。我国自1 9 6 5 年开始生产p c b s ，主要 包括三氯联苯和五氯联苯两类。到1 9 7 4 年大多数工厂已停止生产，8 0 年代初全 部停止生产。在此期间，我国生产的p c b s 总量累计达到万吨，其中约9 0 0 0 吨( 三 氯联苯) 用作电力电容器的浸渍剂，约1 0 0 0 吨( 五氯联苯) 用于油漆添加剂。： 此外，在2 0 世纪5 0 年代到8 0 年代，我国在未被告知的情况下，还先后从比利 时、法国等国进口过大量装有p c b s 的电力电容器，目前这些设备多数已经报废。 据调查，废旧电容器的浸渍剂中p c b s 的含量大于9 0 ，而废弃的进口变压器的变 压器油中p c b s 的含量大于5 0 。 三氯联苯主要用于制造电力行业使用的电容器。平均每个电容器需要使用大” 约1 2 k g 三氯联苯，基于9 0 0 0 吨的产量，估计我国生产了7 5 0 0 0 0 个电容器。然 而，根据我国1 9 7 5 年安装的变压能力进行估计，这需要1 1 5 万个电容器，表明 我国还进口了大约4 0 万个电容器。如果这个估计正确的话，估计将有4 0 0 0 - - - 5 0 0 0 吨的三氯联苯随着电容器设备进口到我国，因此，由于国内生产和进口电容器， 三氯联苯总量将可能达1 3 0 0 0 1 3 5 0 0 吨。我国从未制造过含有p c b 油的变压器， 但是进口数量未知。 由于我国的电容器寿命估计为1 5 年，所以可以推测出，1 9 7 5 年以前生产或 者进口的1 1 5 万个含有p c b 的电容器，目前绝大部分已经退出使用了。2 0 世纪 7 0 和8 0 年代我国进口了一些专用电容器和变压器，它们的寿命估计电容器为1 5 年，而变压器为2 5 - - - 4 0 年。因此，到目前为止，绝大部分电容器和变压器已经 退出使用了。2 0 世纪8 0 年代，按照有关部门的要求，许多退出服务的电力设备 7 山东大学硕士学位论文 在处置前，都被收集到临时封存点。确定的封存时间为3 年，随后，陈旧废气设 备都被放到了山洞或者专门的混凝土掩埋点。 浙江台州是我国“著名”的电子垃圾拆解地。不仅上海、江苏、浙江等地的 电子垃圾被运到此地，更有美、日、韩等世界各地的“洋垃圾一也被运到此处。 有研究表明，台州冬季大气中p c b s 的含量高达1 2 4 0 7 p g m 3 嘲。而我国还有很多 类似的电子垃圾拆解地，诸如广东贵屿、清远、汕头，河北文安、黄骅等等。 由于p c b s 在我国得到了广泛的应用，因此由p c b s 的废弃和泄露等原因带来 的环境问题也日益增多。对我国不同环境介质开展的调查和研究表明，我国很多 地区的水体、土壤、大气、植物生物体中都存在着p c b s 的污染。 p c b s 是人工合成的化合物，所以其最主要也最直接的污染源就是工业生产过 程中的使用：( 1 ) 含p c b s 工业废水废渣的排放；( 2 ) 含p c b s 的工业液体的渗漏； ( 3 ) 从密封存放点渗漏或在垃圾场堆放沥滤；( 4 ) 由于焚化含p c b s 的物质而释 放到大气中；( 5 ) 增塑剂中的p c b s 的挥发等等。 除此之外，影响广泛的次生污染源还有大气的干湿沉降造成的污染物的扩散 和转移，以及p c b s 作为副产品等等，例如用作木材防腐以及血吸虫防治的国产 五氯酚及其钠盐就含有p c b s n l 。 1 2 国内外研究进展 由于p c b s 具有持久性、生物毒性、生物累积性以及能够长距离传输等特性， 且鉴于开放性使用以及废弃电容器等产品处置不当等原因已经泄露且可能还在 继续泄露到环境中，国内外众多学者已经围绕p c b s 展开了一系列的研究。 1 2 1 国外研究进展 国外对p c b s 的研究起步较早，涉及的内容也很广泛，包括对多氯联苯的毒 理学性质的研究，分析方法的研究，在各种环境介质中含量的研究，对多氯联苯 的气粒分配、各种吸附和吸收模型、干湿沉降、气一土分配、气一水分配、长距离 传输等各种环境行为的研究，对多氯联苯的生物修复、降解的研究等等。 。 b j o r nb r u n s t r o mn 帕通过对鸟类胚胎中各种p c b 的毒性研究发现，有些p c b 具有胚胎毒性和致畸性。k u r o r eb o s c h e r 等人n 妇于2 0 0 7 年测定了卢森堡北部 8 山东大学硕士学位论文 鱼类体中的p c b s 的含量，发现含量较多的物质为p c b l 5 3 、p c b l 3 8 和p c b l 8 0 ， 与1 9 9 8 年h u g l a 等人n 2 3 对同地区鱼类的研究结果类似，因此推测这三种物质在 鱼体内属于持久、不易代谢的；研究还与1 9 9 4 年的值进行了对比，发现含量下 降了2 3 。m l u o t a m on 3 3 用高分辨的气相色谱质谱联用以及高分辨的气相色谱 电子捕获检测器测定了不同暴露下的人群血清及脂肪组织中p c b 含量。s v a t i p a t a n d i n n 钔等人则研究了环境暴露对儿童认知能力的影响。k a n z a r i ，f e h m i 等 n 叼用气相色谱质谱联用的方法测定了了法国南部a r c 河及b e r r e 湖流域表面沉 积物中p c b 的含量情况。m a r t i n e z ，a n d r e s 等n 叼研究了美国爱荷华州锡达拉皮 兹市土壤中p c b s 的空间分布特征。p a u la b r u n c i a k 等人n 刀则测定了美国新 泽西州大气中p c b s 的含量水平。k e e sb o o i j 等人n 阳针对沉积物对p c b 的吸附 作用进行了研究。h a r r i e rt 等人n 们建立一个p c b s 在大气和土壤间的分配模 型，并证明了p c b s 的挥发速率与温度成正比，与同系物的氯化程度及土壤中粘 土含量成反比。1 9 9 6 年，m i n o r us h i m u r a 等人洲研究了通过紫外线照射和生物 处理降解p c b ，发现通过紫外线照射，甲醇溶液中的p c b 可以转化成少于三氯的 化合物，然后再用特定的微生物降解，一周内就可以完全降解。对于大气中p c b s 的研究，也不仅仅局限于城市地区。由于p c b s 可经大气的长距离输送到达很远 的地方，所以在高纬度和高海拔地区都可以检测到p c b s 的存在乜k 捌，目前国外 已经有不少对高山地区p c b s 情况的研究。l a n 叫n e l 等人嘲研究了欧洲中部自由 对流层中p c b s 的含量情况，并对长距离输送的情况进行了分析。v a nd r o o g e 与 g r i m a i l 1 的研究表明，在高山地区p c b s 的含量表现出一定的季节性，且在高 空输送的气团携带的p c b s 含量低于整体水平。 1 2 2 国内研究进展及存在的问题 我国对p c b s 的研究起步较晚，但是近年来，国内学者对p c b s 的研究逐渐增 多。从水体、沉积物，到土壤、大气，以及生物体等各种介质中p c b s 的情况都 有研究。 我国对水体沉积物中的p c b s 研究较多。杨永亮等人啪1 对青岛近海沉积物中 的p c b s 浓度水平进行了测定，讨论了其分布特征，研究认为，该地区的污染来 源有城市污水排放及大气来源，而非工业污染。袁旭音等人哺1 测定了太湖底泥 9 山东大学硕士学位论文 中的6 种p c b ，其中检出率最高的为p c b i o i ，但含量最高的却为p c b 5 2 。同时发 现，底泥中p c b s 的含量与有机质和营养元素几乎不相关，推测该地区p c b s 的主 要来源可能为大气沉降。聂湘平等人啪对珠江广州段水体、沉积物及底栖生物 中p c b s 的含量都进行了测定，发现p c b s 在三者之间存在明显的富集作用。邢颖 等人嘲则根据国内对各水域沉积物中p c b s 的研究，对我国部分水域沉积物中 p c b s 的空间分布和污染状况做出了污染评价。高军嘲对长江三角洲地区典型的 p c b s 污染区农田土壤进行了污染特征研究，探讨了被污染土壤的微生物群落的 微生物效应，并利用盆栽实验探索了被污染土壤的生物修复途径。崔兆杰等啪1 对 p c b s 在土壤中的吸附规律和影响因素进行了研究，结果表明p c b s 的吸附量与土 壤矿物质含量、土壤p h 无明显相关关系，但与有机质含量及粘粒含量存在正相 关关系。阙明学m 3 我国全国范围内大量的采集了表层土壤样品，研究了其p c b s 的污染现状和空间分布，并进行了源解析。研究结果显示，我国土壤整体污染水 平不高，但存在明显的地区差异，发达城市的p c b s 含量水平较高，且与农村及 偏远地区在p c b s 种类分布方面也有差异。卓胜等人口2 1 则利用盆栽试验，研究了 黑麦草一菌根一蚯蚓对被p c b s 污染土壤的联合修复效应，结果证明，联合修复有 很好的应用潜力。针对大气环境中的p c b s ，吴嘉嘉等人嘲在我国境内选取了1 1 个背景点，测得这些地区大气中7 种指示性p c b s 的含量范围在4 0 - 2 7 5p g m - 3 之间，并认为我国7 种指示性p c b s 的背景浓度与世界其他地区的背景浓度相近。 h a nw e n l i a n g 等人泓1 针对我国重要的电子垃圾拆解地浙江台州，研究了其 大气中p c b s 的污染水平。研究显示，该地的p c b s 含量高达1 2 4 0 7p g m - 3 。王 春雷等人嘲测定了深圳市大气中多氯联苯的浓度，并对其污染水平进行了评价。 李琛等人对上海居民家庭室内外灰尘中的p c b s 进行了测量，并进行了人体暴 露评估。葛璇等人嘲测定了济南地区环境空气中的p c b s ，研究了p c b s 在不同 粒径颗粒物上的分布，发现p c b s 主要分布在粒径小于l opm 以下的颗粒物中。 李春雷等人嘲分析了珠三角地区冬季大气中p c b s 的空间分布。整体来说，我国 对大气环境中p c b s 的研究多集中在受电子垃圾污染严重的地区及其附近地区以 及一些经济、工业发达的城市地区。对大气环境中的研究也不局限于气相和颗粒 相的研究。许国飞嘲采集了2 0 0 6 - 2 0 0 8 年北京石景山地区的降水样品，采用气 相色谱的方法分析了其中p c b s 的含量，发现该地区降水中p c b s 以二氯和四氯代 山东大学硕士学位论文 物为主，且降雪对污染物的清除效率比降雨要高。李欣年等洲分析了上海地区 的降水样品，结果显示，降水中以3 5 氯取代数的低氯p c b s 为主。对食品、各 种生物介质中p c b s 的研究也越来越多。1 9 7 9 年，台湾发生了一起因摄入含p c b 的大米麸油导致的中毒事件，p t t c h e n 等人1 对有毒的大米油和中毒者的血 液中的p c b 进行了测定，并发现相同氯原子数的p c b 在血液中的清除速率会随氯 原子取代位置的不同而不同。薛海全等人建立了a s e 萃取- g p c 净化一g c e c d 测定小麦中p c b s 的分析方法，并优化了各项分析条件。 尽管我国对p c b s 的研究已经越来越多，但是还存在一些问题，如： ( 1 ) 研究的环境范围不够广泛。我国对p c b s 的研究多集中在受污染严重的 地区、发达和较发达的城市地区，对于海洋、森林、高山等地区的含量状况研究 缺乏。 ( 2 ) 研究深度不够。以对大气环境的研究为例，对含量的简单测定较多， 对模型的利用较少，对来源的分析和解释不够。对于大气中p c b s 的去除机制，一 如大气和土壤之间的交换，大气与水之间的交换以及干湿沉降等的研究较少。 1 3 研究主要内容和创新点 1 3 1 主要研究内容 本研究在衡山设置采样点，于3 月至5 月期间采集了气相、颗粒物t s p 以及 云雾水样品，预处理之后，通过g c e c d 对样品中7 种指示性p c b s ( p c b 2 8 、p c b 5 2 、 p c b l 0 1 、p c b l l 8 、p c b l 5 3 、p c b l 3 8 以及p c b l 8 0 ) 进行了定性定量分析。 得出衡山地区大气以及云雾水中7 种p c b s 的含量情况，p c b s 在大气气相和 颗粒相之间的分布特征、在云雾水水相和颗粒相间的分布特征，与其他地区比较 所处的含量水平等。 进行了大气中p c b s 浓度与温度的相关性研究，结果表明该地区大气中p c b s 的浓度受温度的影响不大。 制作了采样期间的后推气流轨迹图，分析了气流的长距离传输对衡山地区 p c b s 含量的影响。 利用因子分析的方法对p c b s 的来源进行了解析。 山东大学硕士学位论文 1 3 2 创新点 ( 1 ) 国内对p c b s 的研究多集中在气相和颗粒相上，对云雾水中，特别是水 相、颗粒相、云雾水多相中p c b s 的综合观测分析尚未见报道，而本研究对多相 中的p c b s 进行了综合研究，可以更好的反映一个地区p c b s 的污染水平、分布特 征和来源情况。 ( 2 ) 我国对城市和污染区的研究较多，对高山地区p c b s 的研究较少。本研 究的采样点设在衡山，通过对南北来流上p c b s 输送情况的研究，反映了区域输 送特征。 山东大学硕士学位论文 2 1 采样点 第2 章实验条件及方法 衡山，又称南岳，中国五岳之一，位于湖南省中部，衡阳市南岳区，介于北 纬2 7 。0 2 2 7 。2 2 和东经1 1 2 。3 2 - 1 1 2 。5 8 之间，山脉走向为n n e s s w ， 海拔1 3 0 0 2 米。衡山南起衡阳“雁阵惊寒，声断衡阳之浦”的首峰回雁峰，北 止长沙“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”的尾峰岳麓山，共有7 2 座山峰组 成，层峦叠嶂且风景秀丽，有“南岳独秀一的美称。祝融峰为衡山最高峰， 山势高俊雄伟，云雾缭绕，景象妙美。 衡山位于亚热带季风湿润气候区之中，又因地势高峻而具有山地气候的特 征。整体光照充裕，热量充足，无霜期长；雨量充沛，雨季旱季划分较为明显， 水热基本同季；四季分明，季风明显。海拔每升高l o