住宅室内降尘中多环芳烃污染研究与预警系统构建

1、住宅室内降尘中多环芳烃污染研究与预警系统构建多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbo ns,简称 PAHs),是一类典型持久性有机污染物，是环境中的重要致癌物质之一。PAHS对环境的污染无处不在， 人类已经在大气、 水体、土壤、农作物、食品等样品中检测到了不同种类的 PAHs 污染物。PAHS亏染具有“三大特性，即：明显毒性(致癌、致畸、致突变)、长期残 留性和生物蓄积性，因此,PAHs的研究受到了国内外政府组织与专家学者的广泛 关注。降尘是指在自身重力作用下可以沉降到地面上的颗粒物 , 它对生态系统的 破坏具有隐蔽性、潜在性和长期性。室内降尘作为多种污染物的载体

2、 ,能直接或间接被人体吸入或摄入 ,诱发多 种疾病。随着社会经济的不断开展 ,人们对环境污染的关注度越来越高 ,由于人类 超过 80%的时间暴露于室内 , 室内环境污染方面的研究正日益受到重视 , 室内降 尘污染研究也不例外。但是，迄今为止，国内外关于室内降尘中pahs亏染方面的研究较少，我国西 部地区由于经济开展水平相对落后，对室内降尘中PAHS亏染研究就更少，甚至处 于空白状态。自国家确立“西部大开发战略以来 , 西部地区的社会经济得到了 极大的开展和提升 ,但随之而来的环境污染问题也日益突出。寻找适宜的研究载体为突破口 , 掌握环境污染的第一手资料和信息 , 探讨其 分布规律与影响因素

3、,构建科学合理的污染预警系统 ,对协调我国西部地区开展 经济与环境保护之间的关系 , 促进地方经济以环境友好为前提的可持续开展和再 快速提升开展具有重要意义。因此,本文针对我国西部地区室内降尘中 PAHs研究匮乏的现状，以西部代表性区域贵州省为研究示范，开展了室内降尘中PAHs的污 染现状、季节变化、区域分布规律、风险特征等研究 , 并在此根底上构建了基于 指纹识别理论的PAHs预警系统,为西部地区室内环境保护提供理论依据和技术 支撑。主要内容如下：第一局部,室内降尘PAHs污染预警系统构建方法和理论研究。 PAHS亏染组成复杂,种类繁多,且目前缺乏能同时对上百种 PAHS亏染进行监控和 预警

4、的方法。为此 , 本文借鉴指纹识别理论 , 结合现代色谱分析技术和模式识别统计方法 , 构建基于指纹图谱技术的PAHs污染预警系统的理论框架,以实现对上百种PAHs 污染物的整体监控。第二局部,室内降尘中代表性PAHs污染物现状及分布规律研 究。为实现预警系统的构建,优先对当前国际上要求严控的18种PAHst行研究, 摸清其污染现状 , 分析其分布规律 , 探讨其影响因素 , 为预警系统的构建提供重要 依据。主要工作如下：首先,完成了 18种pahs的高效液相色谱定量分析方法构建。18种pahs污染物在卩g范围内线性关系良好,相关系数丫均大于 0.9992,检出限和定量限分别为 6.18-12

5、.58ng 和20.6-41.93ng;各pahs组分的 平均回收率在91.61%-102.81%之间，相对平均标准偏差rsd值为1.06%-3.24%。 同时，利用所建立的pahs定量分析方法，对2021-2021年采集的贵州省全部9个 地级行政区 涉及 1 3个市县、 22个乡镇和 52个村的住宅室内降尘样品进行测 试分析。结果显示，贵州室内降尘中的工18pahs平均含量为1.61卩g g-1,不同行政 区工18pahs含量有较大差异；整个研究区域pahs污染物种类以高环4-6环pahs 为主,尤以phe、fit和pyr为最优势物种。在室内降尘中18种pahs污染物特征 及现状分析根底上

6、,进一步对 pahs 污染的季节变化和区域分布特征进行研究 ,为后续建立 pahs 污染预警系统提供根底数据。研究结果说明：冬季工18pahs水平比夏季高,大量燃用煤和生物质的季节性 排放是导致室内降尘工18pahs冬夏浓度出现差异的主要因素；工18pahs的行政 区域分布与人口密度的线性相关系数为 0.91, 显示出人为活动带来的排放是室 内降尘pahs分布的重要驱动因子。工18pahs含量存在显著的城乡趋势,市县工 18pahs平均浓度分别是乡镇和农村的1.6倍和2.7倍,但农村地区面临开展经济 和保护环境的双重压力比城镇更为严峻。最优尺度回归模型说明 ： 行政区、城乡区域、季节、采样楼层

7、、距主干道距 离均是影响室内降尘工18pahs浓度水平的重要因素,且行政区和城乡区域对室 内降尘工18pahs浓度的影响最大。第三局部,pahs污染的来源解析及暴露风险评 价。源解析和暴露风险评价是 pahs 污染研究的重要组成局部 , 研究成果可为环 境污染相关标准的制订提供理论根底 , 也为 pahs 污染预警系统的构建提供重要 依据。本文采用特征化合物法和主成分分析/多元线性回归法对室内降尘中工 18pahs的来源进行解析,结果说明：室内降尘工18pahs浓度受室外和室内环境因 素的共同影响,其中交通排放和燃煤排放对室内降尘工18pahs的影响较大；市县 住宅燃煤排放源主要来自室外 ,

8、而农村住宅室内环境中存在直接的煤炭燃烧源 , 直接向室内环境释放一定含量的 pahs。对住宅室内降尘工18pahs的健康风险评价结果说明：对皮肤接触和吞食降 尘而引起的终生致癌风险 (ilcrs), 儿童和成人的平均 ilcrs 均超过了 10-7, 远大 于因呼吸摄入引起的致癌风险 (平均 ilcrs 小于 10-10) 。总的来说 , 儿童对室内 降尘 pahs 引发的总致癌风险率要高于成人 , 且蒙特卡罗不确定性分析结果说明 儿童对室内降尘工18pahs污染物的暴露时间更为敏感。第四局部 , 室内降尘 pahs 污染预警系统构建及运行示范。在前述室内降尘 pahs污染预警系统构建方法和理论研究根底上,结合对18种代表性pahs污染物 研究获得的根底性数据与结论,以贵州省为示范地点,将所建立的pahs预警理论 和方法进行了实践应用。建立了室内降尘中PAHs指纹图谱采集方法；构建了贵州地区特征图谱库，获 得了市县、乡镇和农村住宅室内降尘 PAHs污染特征图谱27幅；成功构建了贵州 地区基于指纹识别技术的室内降尘 PAHs污染预警系统，该预警系统由指纹图谱 采集、特征图谱提取、特征图谱库