PM25中的多环芳烃

1、PM2.5中多环芳烃（PAHs）PM2.5（又称细粒、细颗粒、细颗粒物）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越 严重。它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小， 面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留 时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。细 颗粒物的化学成分主要包括有机碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐（Na

2、+） 等。PM2.5来源1.1自然来源自然来源包括大风吹起地面的灰尘，火山喷发产生的气体和灰粒，森林火灾产生的大量 碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫及一些碳氢化合物，自然放射源产生的有害物质等。1.2人为来源人为源包括固定源和流动源。固定源包括各种燃料燃烧源，如发电、冶金、石油、化学、 纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤、燃气或燃油排放的烟尘。流动源主要 是各类交通工具在运行过程中向大气中排放的废气。PM2.5可以由硫和氮的氧化物转化而 成，这些气体污染物往往是化石燃料（煤、石油等）和垃圾燃烧造成的。1.3大气化学反应除自然源和人为源之外，大气中的气态前体污染物会通过大气化学反应生成二次

3、颗粒 物，实现由气体到粒子的相态转换。如：H SO +NH NH HSO24344H2SO4+NH3 （NH4） 2SO4HNO +NH NH NO3343其中气态硫酸来自OH氧化二氧化硫的气态反应。盐的水合物随着湿度的变化，水合物对 PM2.5的影响较大，水不仅与盐化合物生成水合物，由于湿度的改变还形成了盐的微小溶液 液滴。PM2.5危害PM2.5已成为近年来人类健康的主要危害之一。全球卫生组织对全球三千多个城市的 研究表明，2000年 全球由PM2.5污染引起的早死人数约几十万人，其中亚太地区约占多半。 研究表明，粒径小于2.5微米的颗粒悬浮物是对人体和环境危害最大的一类。2.1 PM2.

4、5对人体健康影响PM2.5对人体健康造成危害，人除了身体表面与空气接触之外，通过空气无时无刻不与 空气发生体内交换。假如环境中的PM2.5进入人体体内影响人体的有关组织!达到一定浓度， 或许会有致命的威胁。对人体危害较大的PM2.5成分有二氧化硫、氮氧化物、臭氧、一氧化 碳、苯并芘、重金属等。据世界有关文献报道，如果长期接触年平均浓度超过100ug/m3的烟尘和二氧化硫，呼 吸道疾病症状可能加重，如果短期接触日平均浓度超过250ug/m3的烟尘和二氧化硫，呼吸 系统疾病患者病情可能恶化。研究资料表明，大气污染与肺癌之间有明显的正相关关系。 PM2.5中致癌物质较多，特别是多环芳烃通常是引起癌症

5、的主要物质，以苯并芘为代表，。 有资料指出，空气中苯并芘的浓度增加万分之一，将使居民的癌症死亡率上升百分之五。2.2 PM2.5对环境的影响PM2.5在大气中漂浮，由于具有吸收和散射作用，光辐射在大气中传播会不断减弱，使 大气能见度下降。影响能见度的因素有很多，主要是燃煤排放的二氧化硫和烟尘，二氧化硫 与水等物质作用生成硫酸盐，加上烟尘粒子，使能见度降低，影响交通安全。土法炼硫磺和炼土焦排放的二氧化硫严重破坏了周围的生态环境。据统计，生产1吨 土硫磺周围生态环境遭破坏的面积约为0.8亩.由此推算，全国因土法炼硫磺生态环境破 坏的面积约17万亩。污染范围内一片焦土，寸草不生。PM2.5中的酸性气

6、体会腐蚀材料、设备、建筑设施，增加维修费用，缩短使用寿命，提 高成本。嘉陵江大桥位于酸雨频率高、降水酸度大的重庆市，该桥的金属结构构件维护周期 只及南京长江大桥的五分之一，锈蚀程度高达每年160um，每年用于钢结构维护费达20万 元,超过南京长江大桥的4倍。3 PM2.5中的多环芳经PM2.5可100%深入到细支气管和肺泡，其携带的大量多环芳经对人体有巨大的危害。段 凤魁等人研究了北京市2004年全年的PM2.5中PAHs总浓度，发现年均值为139 5.9ug/m3, 变化范围12-7764 ug/m3.冬季浓度最高2710.5ug/m3，夏季最低26. 10 ng/m3,BaP质量浓度 超过

7、GB309521996标准（100ug/m3）的占全年27%;超过WHO推荐标准（10ug/m3）的占全年84%。叶翠杏等研究了厦门市冬季不同功能区大气PM2.5中多环芳烃（PAHs）的昼夜变化特 征,PAHs总浓度为30.4-124.9ug/m3，各功能区多环芳烃以菲、芘含量相对较高，厦门市冬季 大气PM2.5中PAHs以菲的污染为主.局部地区晚间多环芳经的浓度明显高于日间浓度，原因 为夜间大气混合层下降、污染物不易扩散传输、曰间多环芳烃易光降解等。Barrado等人在西班牙马德里的郊区对PM2.5中多环芳经以及气象条件等进行了一年的 观测，结果显示，PM2.5中多环芳经的浓度受气象条件影响

8、明显，包括风速和风向等，另 外,PM2.5中多环芳烃的浓度与温度，臭氧浓度、太阳辖射和紫外线射强度成反比。Wang等人评估了珠三角洲地区家庭环境下非饮食（吸入和摄入）途径暴露于PM2.5中多 环芳烃的癌症风险。广州和香港家庭的PM2.5中多环芳烃的浓度分别为100-619.0ug/m3和 7.2-81.5ug/m3。头发中的多环芳烃与细颗粒物中的多环芳经无任何相关性。DBA的浓度与细 颗粒物的毒性当量浓度高度相关。通过PM2.5暴露的多环芳经致癌风险为其他方式暴露的1-3 倍。4多环芳烃的来源4.1天然源环境中多环芳烃的天然来源主要生物合成和自然过程排放的PAHs,即在森林和草原火 灾、火山爆

9、发等过程中也会产生PAHs。在研究城市环境时，通常忽略天然源的贡献。土壤和 植物体内PAHs的背景值分别为10-20ug/kg。4.2人为源环境中多环芳烃的主要来源是人为源,每年有约数十万吨的PAHs由人类通过燃烧化石 燃料排入环境中。人为源有可以分为固定源和流动源固定源主要包括锅炉及家庭燃烧(煤、 油、木柴)、垃圾焚烧、工业活动、木炭烧烤和烹调等过程,流动源主要是指交通排放源附近， 随着我国济发展，机动车拥有量增加，导致汽车排放的PAHs也成为一个重要的来源。4.2.1化学工业污染源在焦化煤气/有机化工/石油工业/炼钢炼铁等工业所排放的废弃物里，多环芳烃含量非 常高，其中焦化厂是排放多环芳烃

10、最严重的一类工厂。监测数据表明，作为多环芳烃污染指数 的苯并a芘(BaP)在焦化煤气工业所排放的废水中含量可高达25.4ug/kg-46.0ug/kg,远远 高于的国家排放标准0.03ug/kg。4.2.2交通运输污染源飞机汽车等机动车辆所排放的废气中也含有相当数量的多环芳烃,估计，大概有100多 种,其中有73种已被鉴定。PAHs或BaP的大量产生在飞机、汽车刚刚启动时由于此时汽油 与空气尚未完全混合，汽油量过大,发动机温度较低,汽油在低温缺氧的情况下碳化，进行不 完全燃烧则散发出大量的BaP或其它队PAHs。4.2.3家庭燃源、烹调源家庭生活用的炉灶、大大小小的民用烟囱是PAHs的主要发散

11、源。我国是燃煤大国，在北 方采暖期，燃煤取暖的情况还是比较普遍的，在煤炉排放的废气中，致癌性PAHs浓度可达 1000件ug/m3我国和国外大气中的PAHS的来源情况也有明显不同，在发达国家，家庭燃源是 一项贡献率很大的污染源，而我国燃煤是空气中多环芳烃的主要贡献者。另外，由于中国人的 饮食习惯不同，用煎炒烹炸等手段来处理食物时，当温度超过200摄氏度时，会产生大量的含 有多环芳烃的致癌物，因此烹调源也成为我国特色污染源。4.2.4其他人为源焚烧垃圾也会产生多环芳烃，每小时处理90t的垃圾焚烧炉每天排放的致癌性多环芳烃 总量可达20千克。吸烟所引起的居室环境污染，也己引起国内外的关注。据报道,

12、人们已鉴定出150种以上 的PAHs存在于香烟的焦油中。在雪茄烟中PAHs的含量为8ug/kg-122ug/kg。5多环芳烃的危害PAHs在环境介质中会对人类健康和生态环境产生毒性影响。PAHs对人体的主要危害方 式有吸入(呼吸道)和摄入(皮肤)。长期处于多环芳经污染的环境中的人们，可引起急性或慢 性伤害。更为严重的是,它对肝、肾等脏器、神经系统、内分泌系统、生殖系统等具有急性 和慢性毒性，一些PAHs还被发现具有三致毒性。研究发现在目前己知的1000多种致癌物质 中，超过三分之一是多环芳烃及其衍生物。致癌性PAHs的暴露也会导致海洋鱼类、两栖动物、 无脊椎动物以及植物产生畸形或者癌变反应。多

13、数多环芳烃为“前致癌物”，本身不具有生物活性，必须在生物体内经过代谢酶的作用， 被活化后再转化成有反应活性的亲电子终致癌物，并与细胞内的大分子结合才能表现出致癌 性。在大气环境、室内空气中低分子量PAHs主要以气态形式存在，且具有较高的含量，并能 够同其中其他污染物(如0H、NOx和O3)反应生成具有更强活性的衍生物,基因毒性更强。而 高分子量的PAHs更能够在颗粒相中沉积，因此在土壤以及灰尘样品中高分子量的PAHs的含 量较高。6我国城市空气中多环芳烃的污染现状及分布规律大气中多环芳烃污染在时间上常表现出季节的差异，其总体趋势是冬季秋季春季夏 季，冬季的含量个别地区甚至高于其它二个季节的总和

14、。原因为冬季属于采暖期，采暖期需要 消耗大量的煤,使得多环芳烃污染呈明显加重的趋势，这种情况在集中供热比较差的地区更 加突出。另外，冬季更加容易形成逆温层天气，大气稳定度较好，大气的扩散能力差，加重了大 气污染的程度。而夏季温度高，强光照射下PAHs的光降解性强。PAHs向气相转化的比例较 大,导致颗粒物中PAHs含量下降。多环芳烃在不同粒径颗粒物中的分布也是不同的。研究表明，随着颗粒物粒径的减少， 多环芳烃的浓度越来越高,呈现负相关性。空气中PAHs在粒径小于1.1ug占总量的40%-70%, 约有70%-90%PAHs吸附在小于或等于2.0ug的粒径上。这是因为城市中多环芳烃产生源主要 是燃煤、汽车尾气或垃圾焚烧等人为源，这些源产生的粒子多为细粒子。多环芳烃本身的性 质也是决定其粒径分布的主要因素，有研究表明2-3环的PAHs在颗粒物上呈双峰型分布，即 在不同粒径颗粒物上呈现两次峰值，而4-6环PAHs只呈现一次峰值，呈单峰型分布。我国主要城市环境空气中多环芳烃污染情况比较，尽管我国许多城市己经开展了空气中 多环芳烃的研究，但由于采样因素，如采样方法、分