大气颗粒物上多环芳烃：污染全景、源头追溯与健康风险洞察

大气颗粒物上多环芳烃：污染全景、源头追溯与健康风险洞察一、引言1.1研究背景与意义随着工业化、城市化进程的加速，大气污染问题愈发严峻，已成为全球关注的焦点。大气颗粒物作为大气污染的重要组成部分，不仅影响空气质量，还对生态环境和人类健康构成严重威胁。其中，大气颗粒物上吸附的多环芳烃（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs），因其具有特殊的结构和性质，更是备受关注。多环芳烃是一类由两个或两个以上苯环以稠环形式相连的有机化合物，广泛存在于大气、土壤、水体等环境介质中。其来源主要包括自然源和人为源，自然源如火山喷发、森林火灾等，但排放量相对较少；人为源则是多环芳烃的主要来源，涵盖了化石燃料（如煤、石油、天然气）的不完全燃烧、工业生产过程（如钢铁冶炼、焦化、石油化工等）、交通运输（如汽车尾气排放）以及废弃物焚烧等。在这些人为活动中，化石燃料的不完全燃烧是多环芳烃产生的最主要途径。据统计，全球每年因化石燃料燃烧排放到大气中的多环芳烃量高达数百万吨。大气颗粒物上的多环芳烃对环境和人体健康具有潜在的巨大危害。从环境角度来看，多环芳烃具有较强的稳定性和难降解性，在大气中可长时间存在，并通过大气传输进行远距离迁移，从而扩大其污染范围。它们可通过干湿沉降进入土壤和水体，对土壤生态系统和水生生态系统造成破坏。有研究表明，多环芳烃会抑制土壤中微生物的活性，影响土壤的肥力和自净能力；在水体中，多环芳烃会对水生生物产生毒性效应，导致水生生物的生长发育受阻、繁殖能力下降，甚至死亡。例如，在一些石油污染严重的海域，由于多环芳烃的存在，许多海洋生物出现了畸形、病变等现象。从人体健康角度而言，多环芳烃是一类具有“三致”（致癌、致畸、致突变）效应的有机污染物。大量的流行病学研究和动物实验已证实，长期暴露于含有多环芳烃的环境中，会显著增加人类患癌症的风险。其中，苯并[a]芘（Benzo[a]pyrene，BaP）是多环芳烃中最具代表性的强致癌物质之一，被国际癌症研究机构（IARC）列为第一类人类致癌物。当人体吸入含有多环芳烃的大气颗粒物后，多环芳烃可在体内通过一系列代谢转化生成具有亲电性的代谢产物，这些代谢产物能够与细胞内的DNA、RNA和蛋白质等生物大分子发生共价结合，形成加合物，进而干扰细胞的正常生理功能，引发基因突变、细胞癌变等一系列健康问题。相关研究显示，长期生活在多环芳烃污染严重地区的居民，其肺癌、胃癌、皮肤癌等癌症的发病率明显高于其他地区。此外，多环芳烃还可能对人体的免疫系统、神经系统和生殖系统等产生不良影响，如导致免疫力下降、神经系统功能紊乱、生殖能力受损等。例如，有研究发现，孕妇在怀孕期间暴露于高浓度的多环芳烃环境中，可能会增加胎儿发育异常、早产、低体重儿等不良妊娠结局的发生风险。近年来，随着人们对环境质量和健康问题的关注度不断提高，大气颗粒物上多环芳烃的污染问题受到了广泛关注。许多国家和地区都加强了对大气颗粒物中多环芳烃的监测和研究，并制定了相应的环境质量标准和排放标准。然而，由于多环芳烃的来源复杂、种类繁多，且在环境中的迁移转化过程受到多种因素的影响，目前对于大气颗粒物上多环芳烃的污染特征、来源解析以及健康风险评价等方面的研究仍存在诸多不足。因此，深入开展大气颗粒物上多环芳烃的相关研究具有重要的现实意义。本研究旨在系统地探讨大气颗粒物上多环芳烃的污染特征、来源及健康风险评价，通过对不同粒径大气颗粒物上多环芳烃的浓度水平、组成特征、粒径分布、季节变化等污染特征进行分析，结合多种源解析方法，明确多环芳烃的主要来源及其贡献比例，再运用健康风险评价模型，评估多环芳烃对人体健康的潜在风险程度。这不仅有助于深入了解大气颗粒物上多环芳烃的污染状况和来源，为制定针对性的污染控制措施提供科学依据，而且对于保护生态环境和人体健康具有重要的指导意义。同时，本研究也期望能够为大气污染防治和环境管理决策提供有益的参考，促进环境保护和人类健康的可持续发展。1.2国内外研究现状多环芳烃作为一类广泛存在且危害严重的有机污染物，一直是国内外环境科学领域的研究热点。国外对大气颗粒物上多环芳烃的研究起步较早，早在20世纪70年代，欧美等发达国家就开始关注多环芳烃的污染问题，并开展了一系列相关研究。这些早期研究主要集中在多环芳烃的分析检测方法开发以及在城市大气中的初步监测。随着分析技术的不断进步，如气相色谱-质谱联用（GC-MS）、高效液相色谱（HPLC）等技术的广泛应用，国外对多环芳烃的研究逐渐深入到污染特征、来源解析和健康风险评价等多个方面。在污染特征研究方面，国外学者对不同地区、不同季节大气颗粒物上多环芳烃的浓度水平、组成特征、粒径分布等进行了大量研究。例如，在欧洲的一些城市，通过长期监测发现，冬季由于居民取暖燃煤量增加，大气颗粒物上多环芳烃的浓度明显高于夏季；在组成特征上，不同城市因污染源不同，多环芳烃的组成存在一定差异，但总体上4-6环的多环芳烃在致癌风险中占比较大。在粒径分布研究中，研究人员发现小粒径颗粒物（如PM2.5）上多环芳烃的含量相对较高，且这些小粒径颗粒物更容易被人体吸入肺部，对人体健康危害更大。在来源解析方面，国外运用多种方法对多环芳烃的来源进行了深入探究。化学质量平衡法（CMB）通过对污染源和环境样品中多环芳烃的化学组成进行分析，确定各污染源的贡献比例；正定矩阵因子分解法（PMF）则能有效解析复杂环境样品中的多环芳烃来源，且不需要预先知道污染源成分谱。研究表明，在欧美等发达国家，交通尾气排放是城市大气颗粒物中多环芳烃的重要来源之一，尤其是在交通繁忙的区域，汽车尾气排放对多环芳烃的贡献较大；此外，工业排放、生物质燃烧等也是重要的污染源。在健康风险评价方面，国外建立了较为完善的多环芳烃健康风险评价体系。美国环境保护署（EPA）制定了一系列针对多环芳烃的健康风险评估方法和标准，通过考虑多环芳烃的毒性、人体暴露途径（如吸入、摄入、皮肤接触等）以及暴露剂量等因素，对多环芳烃的健康风险进行量化评估。研究表明，长期暴露于含有多环芳烃的大气环境中，人体患癌症等疾病的风险显著增加，尤其是对儿童、老年人和免疫力较弱的人群，其健康影响更为明显。国内对大气颗粒物上多环芳烃的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。随着我国工业化和城市化进程的加快，大气污染问题日益突出，多环芳烃的污染问题也受到了国内学者的高度重视。在分析检测方法上，国内积极引进和借鉴国外先进技术，并结合国内实际情况进行改进和创新，目前已能够准确、高效地检测大气颗粒物中的多环芳烃。在污染特征研究方面，国内对多个城市和地区进行了大量的监测和分析。例如，在北京、上海、广州等大城市，研究发现大气颗粒物中多环芳烃的浓度呈现出明显的区域差异和季节变化。在工业集中区和交通枢纽附近，多环芳烃浓度较高；冬季由于取暖等原因，多环芳烃浓度普遍高于夏季。在组成特征上，国内不同地区大气颗粒物上多环芳烃的组成也存在差异，这与当地的产业结构、能源消费结构以及交通状况等密切相关。在粒径分布上，与国外研究结果相似，国内研究也表明小粒径颗粒物上多环芳烃的富集程度较高。在来源解析方面，国内学者综合运用多种源解析方法，对不同地区大气颗粒物中多环芳烃的来源进行了深入分析。研究发现，在我国，煤炭燃烧是多环芳烃的主要来源之一，尤其是在北方地区，冬季供暖大量燃煤导致多环芳烃排放量增加；此外，工业生产过程中的排放，如钢铁冶炼、焦化、石油化工等行业，也是多环芳烃的重要排放源；随着机动车保有量的快速增长，交通尾气排放对多环芳烃的贡献也日益显著。在健康风险评价方面，国内学者在借鉴国外经验的基础上，结合我国人群的暴露特征和生活习惯，开展了多环芳烃的健康风险评价研究。研究表明，我国部分地区居民暴露于多环芳烃的健康风险不容忽视，尤其是在一些污染严重的地区，居民患癌症等疾病的风险有所增加。尽管国内外在大气颗粒物上多环芳烃的研究方面已经取得了丰硕的成果，但仍存在一些不足之处。一方面，目前的研究在多环芳烃的来源解析方面，虽然能够确定主要的污染源，但对于一些复杂的混合污染源，其解析结果还存在一定的不确定性；而且不同源解析方法之间的比较和整合研究还相对较少，难以形成统一的、准确的污染源解析结论。另一方面，在健康风险评价方面，虽然已经建立了一些评价模型，但这些模型在考虑多环芳烃的联合毒性、人体代谢差异以及长期低剂量暴露的健康效应等方面还存在不足。此外，针对不同粒径大气颗粒物上多环芳烃的污染特征和健康风险差异的研究还不够深入，缺乏系统的对比分析。基于已有研究的不足，本文将进一步深入研究大气颗粒物上多环芳烃的污染特征，综合运用多种源解析方法，更加准确地确定多环芳烃的来源及其贡献比例；同时，完善健康风险评价模型，充分考虑多环芳烃的联合毒性和人体代谢差异等因素，对多环芳烃的健康风险进行更加全面、准确的评估。通过本研究，期望能够为大气污染防治和环境管理提供更具针对性和科学性的依据。二、大气颗粒物上多环芳烃的污染特征2.1分布特征2.1.1空间分布多环芳烃在不同城市或区域的大气颗粒物中呈现出明显的空间分布差异。这种差异主要受到污染源分布、地形地貌、气象条件以及城市功能布局等多种因素的综合影响。在城市中心区域，由于人口密集、交通拥堵以及工业活动相对集中，多环芳烃的浓度往往较高。以北京为例，作为我国的首都和重要的经济文化中心，城市中心的交通流量巨大，机动车保有量持续增长，汽车尾气排放成为多环芳烃的重要来源之一。同时，城市中心还存在一些工业企业以及大量的餐饮服务设施，这些都进一步增加了多环芳烃的排放。相关研究表明，北京城市中心大气颗粒物中多环芳烃的浓度显著高于郊区，部分采样点的多环芳烃浓度甚至超出国家标准数倍。例如，在北京市区的某些交通枢纽附近，大气颗粒物中多环芳烃的浓度可达到数百ng/m³，而在郊区相对清洁的区域，其浓度则可能仅为几十ng/m³。与之形成对比的是，郊区的多环芳烃浓度相对较低。郊区的工业活动较少，交通流量相对较小，污染源相对较少，因此大气颗粒物中多环芳烃的含量也相对较低。然而，随着城市化进程的加速，一些城市的郊区逐渐发展成为工业开发区或物流园区，工业排放和交通尾气等污染源的增加，也使得郊区的多环芳烃污染问题逐渐显现出来。例如，上海的某些郊区，由于近年来工业的快速发展，大气颗粒物中多环芳烃的浓度呈现出上升趋势。不同城市之间，多环芳烃的空间分布差异也十分显著。这与城市的产业结构、能源消费结构以及地理位置等因素密切相关。一些以重工业为主的城市，如钢铁、焦化、石油化工等产业发达的城市，多环芳烃的排放量往往较大，大气颗粒物中多环芳烃的浓度也较高。例如，河北省的唐山市是我国重要的钢铁生产基地，由于钢铁冶炼过程中会产生大量的多环芳烃，该市大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于周边城市。而一些以服务业和高新技术产业为主的城市，如深圳，其多环芳烃的污染程度相对较轻。这是因为这些城市的产业结构相对清洁，能源消费以清洁能源为主，多环芳烃的排放源较少。此外，地形地貌和气象条件也对多环芳烃的空间分布产生重要影响。在一些盆地或山谷地形的城市，由于空气流通不畅，污染物容易积聚，多环芳烃的浓度往往较高。例如，四川盆地的成都，四周环山，空气不易扩散，在不利的气象条件下，多环芳烃等污染物容易在城市上空积聚，导致大气颗粒物中多环芳烃的浓度升高。而在一些沿海城市或风力较大的地区，空气流通较好，污染物能够较快地扩散稀释，多环芳烃的浓度相对较低。2.1.2在不同粒径颗粒物中的分布多环芳烃在不同粒径的大气颗粒物（如PM10、PM2.5等）上的浓度差异及分布规律是研究其污染特征的重要内容。大气颗粒物的粒径大小对多环芳烃的吸附和传输具有重要影响，进而影响其对人体健康和环境的危害程度。一般来说，PM2.5中的多环芳烃浓度相对较高，且富集程度也更为明显。这是因为PM2.5粒径较小，比表面积大，具有更强的吸附能力，能够吸附更多的多环芳烃等有机污染物。同时，PM2.5在大气中的停留时间较长，更容易在大气中传输和扩散，从而增加了其与多环芳烃接触和吸附的机会。研究表明，在许多城市的大气环境中，PM2.5上多环芳烃的浓度占总多环芳烃浓度的比例可达50%以上。例如，在广州市的大气颗粒物监测中发现，PM2.5中多环芳烃的平均浓度明显高于PM10，其中一些毒性较强的多环芳烃，如苯并[a]芘等，在PM2.5中的含量更为突出。相比之下，PM10中的多环芳烃浓度相对较低。虽然PM10也能吸附一定量的多环芳烃，但其吸附能力相对较弱，且由于粒径较大，在大气中的沉降速度较快，停留时间较短，导致其与多环芳烃接触和吸附的机会相对较少。然而，PM10也是大气颗粒物污染的重要组成部分，其携带的多环芳烃同样不容忽视。在一些工业污染严重的地区，PM10中多环芳烃的浓度也可能较高，对环境和人体健康造成危害。多环芳烃在不同粒径颗粒物上的分布还与多环芳烃的种类和结构有关。一般而言，低环数的多环芳烃（如2-3环）相对挥发性较强，更倾向于以气态形式存在，或者吸附在较小粒径的颗粒物上；而高环数的多环芳烃（如4-6环）相对挥发性较弱，更倾向于吸附在较大粒径的颗粒物上。但这种分布规律并不是绝对的，还会受到环境因素（如温度、湿度、光照等）和污染源排放特征的影响。例如，在高温、高湿的环境条件下，多环芳烃的气粒分配可能会发生变化，导致其在不同粒径颗粒物上的分布也发生改变。此外，多环芳烃在不同粒径颗粒物上的分布还可能随时间和空间发生变化。在不同的季节和不同的地区，由于污染源排放、气象条件等因素的差异，多环芳烃在PM10和PM2.5等不同粒径颗粒物上的浓度和分布规律也会有所不同。例如，在冬季，由于取暖等原因导致煤炭燃烧量增加，多环芳烃的排放量增大，同时气象条件不利于污染物扩散，使得PM2.5和PM10中多环芳烃的浓度均会升高，且其分布特征也可能发生变化。而在夏季，由于气温较高，大气对流活动较强，污染物扩散条件较好，多环芳烃在不同粒径颗粒物上的浓度相对较低，分布特征也可能与冬季有所不同。2.2组成特征2.2.1常见多环芳烃种类大气颗粒物上常见的多环芳烃种类繁多，其中美国环境保护署（EPA）优先控制的16种多环芳烃备受关注，包括萘（Napthalene，Nap）、苊烯（Acenaphthylene，Acy）、苊（Acenaphthene，Ace）、芴（Fluorene，Flu）、菲（Phenanthrene，Phe）、蒽（Anthracene，Ant）、荧蒽（Fluoranthene，Fla）、芘（Pyrene，Pyr）、苯并[a]蒽（Benzo[a]anthracene，BaA）、䓛（Chrysene，Chr）、苯并[b]荧蒽（Benzo[b]fluoranthene，BbF）、苯并[k]荧蒽（Benzo[k]fluoranthene，BkF）、苯并[a]芘（Benzo[a]pyrene，BaP）、二苯并[a,h]蒽（Dibenzo[a,h]anthracene，DBA）、苯并[ghi]苝（Benzo[ghi]perylene，BghiP）和茚并[1,2,3-cd]芘（Indeno[1,2,3-cd]pyrene，IcdP）。这些多环芳烃由于其结构和性质的差异，在环境中的行为和对人体健康的危害程度也各不相同。不同地区大气颗粒物中这些常见多环芳烃的含量存在显著差异。在一些工业发达、能源消耗量大的地区，多环芳烃的含量往往较高。例如，在我国的一些重工业城市，如唐山、太原等地，由于钢铁、煤炭等行业的大规模生产，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于其他城市。研究表明，唐山市大气颗粒物中苯并[a]芘的含量可达数十ng/m³，远远超过国家空气质量标准中规定的限值。这主要是因为钢铁冶炼和煤炭燃烧过程中会产生大量的多环芳烃，这些多环芳烃随着废气排放到大气中，并吸附在颗粒物表面，导致大气颗粒物中多环芳烃的含量升高。而在一些经济相对落后、工业活动较少的地区，大气颗粒物中多环芳烃的含量相对较低。例如，在我国的一些偏远山区，由于污染源较少，大气颗粒物中多环芳烃的浓度可能仅为几ng/m³。这表明工业活动和能源消耗是影响大气颗粒物中多环芳烃含量的重要因素。此外，城市交通也是影响大气颗粒物中多环芳烃含量的重要因素之一。在交通繁忙的城市中心区域，汽车尾气排放是多环芳烃的重要来源。研究发现，北京、上海等大城市的交通枢纽附近，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于城市其他区域。例如，北京市区某些交通流量大的路段，大气颗粒物中菲、荧蒽等多环芳烃的含量较高，这是因为汽车在行驶过程中，燃油的不完全燃烧会产生大量的多环芳烃，这些多环芳烃随着尾气排放到大气中，增加了大气颗粒物中多环芳烃的含量。不同季节大气颗粒物中常见多环芳烃的含量也有所不同。一般来说，冬季由于居民取暖需求增加，煤炭等化石燃料的燃烧量增大，大气颗粒物中多环芳烃的含量往往高于夏季。例如，在北方地区的冬季，集中供暖导致煤炭燃烧排放大量的多环芳烃，使得大气颗粒物中多环芳烃的浓度显著升高。同时，冬季气象条件不利于污染物的扩散，也会导致多环芳烃在大气中积聚，进一步增加其含量。而在夏季，气温较高，大气对流活动较强，污染物扩散条件较好，多环芳烃的含量相对较低。2.2.2环数组成特点大气颗粒物中的多环芳烃按照环数可大致分为2-3环和4-6环两大类，它们在大气颗粒物中的占比情况受到多种因素的综合影响。2-3环的多环芳烃相对分子质量较小，挥发性较强，在大气中更倾向于以气态形式存在，但也有一部分会吸附在大气颗粒物上。在一些研究中发现，在某些特定环境下，2-3环多环芳烃在大气颗粒物中的占比可达到一定比例。例如，在上海市某工业区的研究中，发现该区域大气颗粒物中2-3环多环芳烃的含量相对较高，占总多环芳烃含量的比例可达30%-40%。这可能与该工业区内存在较多的挥发性有机化合物排放源有关，这些排放源在排放过程中会产生一定量的低环数多环芳烃。此外，在一些交通密集区域，汽车尾气排放中也含有一定量的2-3环多环芳烃，这也可能导致该区域大气颗粒物中2-3环多环芳烃的占比增加。4-6环的多环芳烃相对分子质量较大，挥发性较弱，更倾向于吸附在大气颗粒物上。由于其具有较强的致癌、致畸和致突变性，对人体健康的危害更为严重，因此受到了更多的关注。在大多数研究中，4-6环多环芳烃在大气颗粒物中的占比较高。例如，在石家庄市的研究中，发现大气颗粒物中4-6环多环芳烃的含量占总多环芳烃含量的比例高达60%-70%。这可能与当地的能源结构和工业活动有关，石家庄市是一个以煤炭为主要能源的城市，煤炭燃烧过程中会产生大量的高环数多环芳烃。此外，当地的工业生产，如钢铁、化工等行业，也是高环数多环芳烃的重要排放源。影响2-3环和4-6环多环芳烃在大气颗粒物中占比的因素主要包括污染源类型、气象条件和大气化学反应等。不同的污染源排放的多环芳烃环数组成存在差异。以煤炭燃烧为例，煤炭燃烧过程中会产生大量的4-6环多环芳烃，这是因为煤炭的化学结构复杂，在燃烧过程中会发生一系列的热解和聚合反应，从而生成高环数的多环芳烃。而生物质燃烧则相对更多地产生2-3环多环芳烃，这是因为生物质的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素等，在燃烧过程中更容易分解生成低环数的多环芳烃。气象条件对多环芳烃的气粒分配和迁移转化有重要影响，进而影响其在大气颗粒物中的环数组成。在高温、高湿的气象条件下，多环芳烃的挥发性增强，2-3环多环芳烃更倾向于以气态形式存在，导致其在大气颗粒物中的占比可能降低。相反，在低温、干燥的条件下，多环芳烃的挥发性减弱，更容易吸附在颗粒物上，4-6环多环芳烃在大气颗粒物中的占比可能增加。例如，在夏季高温时段，大气中2-3环多环芳烃的气态浓度相对较高，而在冬季低温时段，大气颗粒物中4-6环多环芳烃的含量相对增加。大气化学反应也会改变多环芳烃的环数组成。一些光化学反应和氧化反应可能使低环数多环芳烃转化为高环数多环芳烃，从而改变其在大气颗粒物中的占比。在阳光照射下，大气中的一些氧化剂，如羟基自由基（・OH）、臭氧（O₃）等，能够与2-3环多环芳烃发生反应，通过加成、氧化等过程生成4-6环多环芳烃。这种大气化学反应在大气污染较为严重的地区更为显著，会进一步影响多环芳烃在大气颗粒物中的环数组成和污染特征。2.3季节变化特征大气颗粒物上多环芳烃的浓度在不同季节呈现出明显的变化规律，这种变化主要受到气象条件和污染源排放等因素的综合影响。在多数地区，冬季大气颗粒物中多环芳烃的浓度通常较高。以北京市为例，研究数据显示，冬季大气颗粒物中多环芳烃的平均浓度可达数百ng/m³，显著高于其他季节。这主要是因为冬季居民取暖需求增加，煤炭等化石燃料的燃烧量大幅上升，从而导致多环芳烃的排放量显著增加。北京作为北方城市，冬季供暖主要依靠煤炭燃烧，大量的煤炭在燃烧过程中会产生大量的多环芳烃，这些多环芳烃随着废气排放到大气中，并吸附在颗粒物表面，使得大气颗粒物中多环芳烃的浓度升高。此外，冬季的气象条件不利于污染物的扩散。冬季气温较低，大气对流活动较弱，空气垂直扩散能力差，容易形成逆温层，导致污染物在近地面积聚，难以扩散稀释，进一步加剧了多环芳烃的污染程度。夏季大气颗粒物中多环芳烃的浓度相对较低。以上海市为例，夏季大气颗粒物中多环芳烃的平均浓度一般在几十ng/m³左右。夏季气温较高，大气对流活动旺盛，空气流动性好，有利于污染物的扩散和稀释。同时，夏季居民取暖需求减少，煤炭等化石燃料的燃烧量降低，多环芳烃的排放源相对减少。此外，夏季光照强度大，大气中的一些光化学反应可以促进多环芳烃的降解和转化，从而降低其在大气颗粒物中的浓度。在阳光照射下，多环芳烃可以与大气中的氧化剂（如羟基自由基、臭氧等）发生反应，通过光氧化等过程转化为其他物质，从而减少了多环芳烃在大气颗粒物中的含量。春季和秋季大气颗粒物中多环芳烃的浓度则介于冬季和夏季之间。在春季，随着气温逐渐升高，大气对流活动逐渐增强，污染物扩散条件有所改善，但由于春季仍存在一些取暖活动和工业生产排放，多环芳烃的浓度虽然较冬季有所降低，但仍处于一定水平。秋季时，气温开始下降，取暖活动尚未大规模开展，工业生产排放相对稳定，大气颗粒物中多环芳烃的浓度也相对较为稳定，一般低于冬季但高于夏季。气象条件对多环芳烃浓度的季节变化起着关键作用。除了上述的气温、大气对流和逆温层等因素外，风速、湿度等气象参数也会影响多环芳烃的浓度。较高的风速有利于将多环芳烃等污染物输送到其他地区，从而降低本地的污染浓度；而低风速则会使污染物在本地积聚，增加多环芳烃的浓度。湿度对多环芳烃的影响较为复杂，一方面，高湿度可能促进多环芳烃在颗粒物表面的吸附，增加其在大气颗粒物中的含量；另一方面，湿度较高时，大气中的一些化学反应可能会加速多环芳烃的降解，从而降低其浓度。在一些湿度较大的地区，大气中的水汽可能会与多环芳烃发生反应，形成一些水溶性的产物，从而促进多环芳烃的去除。污染源排放的季节变化也是导致多环芳烃浓度季节差异的重要原因。除了冬季取暖导致的煤炭燃烧排放增加外，工业生产和交通运输等污染源在不同季节也可能存在一定的变化。一些工业企业在冬季可能会增加生产负荷，以满足市场需求，从而导致多环芳烃等污染物的排放量增加。而在夏季，由于高温天气可能会对一些工业生产过程产生影响，部分企业可能会减少生产，使得多环芳烃的排放相应减少。交通运输方面，夏季人们的出行方式可能会有所改变，例如更多地选择公共交通或自行车出行，从而减少了汽车尾气的排放，降低了多环芳烃的污染。三、大气颗粒物上多环芳烃的来源3.1点源污染3.1.1燃煤排放燃煤排放是大气颗粒物上多环芳烃的重要来源之一，火力发电厂和工业锅炉作为主要的燃煤设施，其排放的多环芳烃对大气环境质量有着显著影响。在火力发电厂中，煤炭燃烧过程是多环芳烃的主要生成阶段。煤炭是一种复杂的有机矿物，其主要成分包括碳、氢、氧、氮、硫等元素，同时还含有多种微量元素。在燃烧过程中，煤炭首先经历干燥、热解、燃烧等一系列复杂的物理化学过程。当煤炭被加热到一定温度时，其中的有机物质开始热解，产生大量的挥发性有机化合物（VOCs），如甲烷、乙烯、苯等。这些VOCs在高温和缺氧的条件下，会发生一系列的自由基反应，进而生成多环芳烃。具体来说，煤炭热解产生的小分子烃类自由基，如乙炔基、苯基等，会通过加成、环化、聚合等反应逐步形成多环芳烃。例如，乙炔基自由基之间可以相互加成形成乙烯基乙炔，乙烯基乙炔再经过芳环化反应生成乙基苯，乙基苯进一步反应可生成丁基苯和四氢化萘，最终经过一系列复杂的反应生成苯并[a]芘等多环芳烃。火力发电厂的多环芳烃排放具有一定的特点。其排放的多环芳烃种类丰富，涵盖了从低环数到高环数的多种化合物。研究表明，在火力发电厂排放的烟气中，可检测到美国环境保护署（EPA）优先控制的16种多环芳烃，其中苯并[a]芘、苯并[a]蒽等致癌性较强的多环芳烃也有较高的检出率。排放浓度受多种因素影响，包括煤炭的种类、燃烧设备的类型、燃烧条件（如温度、氧气含量、停留时间等）以及污染控制措施的采用情况。不同种类的煤炭，其化学组成和结构存在差异，燃烧时生成多环芳烃的量也不同。一般来说，高挥发分、低固定碳的煤炭在燃烧过程中更容易产生多环芳烃。例如，褐煤的挥发分含量较高，燃烧时多环芳烃的排放量相对较大；而无烟煤的挥发分含量较低，多环芳烃的排放量相对较少。燃烧设备的类型对多环芳烃排放也有重要影响，先进的燃烧技术和设备，如循环流化床锅炉，由于其燃烧效率高、燃烧温度均匀，能够在一定程度上减少多环芳烃的生成和排放。工业锅炉也是燃煤排放多环芳烃的重要源头。工业锅炉广泛应用于工业生产中的供热、蒸汽供应等环节，其燃料主要为煤炭。工业锅炉的燃烧方式多样，包括层燃、室燃、流化床燃烧等。不同的燃烧方式对多环芳烃的生成和排放有显著影响。层燃锅炉中，煤炭在炉排上燃烧，燃烧过程相对缓慢，容易出现不完全燃烧的情况，从而导致多环芳烃的大量生成。室燃锅炉中，煤炭以粉状或雾状与空气混合后在炉膛内燃烧，燃烧速度较快，但如果燃烧条件控制不当，也会产生较多的多环芳烃。流化床燃烧锅炉则通过将煤炭与流化介质（如石英砂）在流化状态下进行燃烧，能够提高燃烧效率，减少多环芳烃的排放。工业锅炉排放的多环芳烃对周边大气环境产生直接影响。在工业集中区，众多工业锅炉的排放会导致局部区域大气颗粒物上多环芳烃浓度显著升高。例如，在一些以制造业为主的工业园区，由于大量工业锅炉的运行，周边大气中多环芳烃的浓度可能超过国家空气质量标准，对居民的健康构成威胁。工业锅炉排放的多环芳烃还会随着大气传输扩散到更远的区域，扩大其污染范围。相关研究表明，工业锅炉排放的多环芳烃在一定程度上会对区域大气环境质量产生累积效应，长期暴露在这种污染环境中，可能会增加居民患呼吸道疾病、癌症等疾病的风险。3.1.2工业排放炼油厂和煤焦油加工厂等工业企业在生产过程中会排放大量的多环芳烃，对周边大气环境造成严重污染。炼油厂是石油加工的重要场所，其生产过程涉及原油的蒸馏、催化裂化、加氢精制等多个环节，每个环节都可能产生多环芳烃。在原油蒸馏过程中，原油被加热至高温，其中的轻质组分被分离出来，而重质组分则留在蒸馏塔底部。这些重质组分中含有大量的多环芳烃，在后续的加工过程中，随着工艺操作的进行，多环芳烃会以废气的形式排放到大气中。例如，在催化裂化过程中，重质油在催化剂的作用下发生裂解反应，生成轻质油品和大量的气态产物，其中就包含多环芳烃。加氢精制过程虽然旨在提高油品的质量，但在反应过程中也会产生一定量的多环芳烃。炼油厂排放的多环芳烃具有独特的组成特征。一般来说，其排放的多环芳烃中，低环数的多环芳烃（如萘、菲等）含量相对较高。这是因为在炼油过程中，原油中的一些轻质芳烃在高温和催化剂的作用下，容易通过环化和聚合反应生成低环数的多环芳烃。不同的炼油工艺和设备对多环芳烃的排放也有影响。采用先进的清洁生产工艺和高效的污染控制设备，能够有效减少多环芳烃的排放。一些炼油厂采用了加氢裂化技术，相比传统的催化裂化技术，该技术能够更彻底地将重质油转化为轻质油品，从而减少多环芳烃的生成。配备高效的废气处理装置，如活性炭吸附装置、催化燃烧装置等，能够对排放的废气进行净化处理，降低多环芳烃的排放浓度。煤焦油加工厂是以煤焦油为原料，生产多种化工产品的企业。煤焦油是煤炭干馏过程中得到的一种黑色黏稠液体，富含多环芳烃。在煤焦油加工过程中，通过蒸馏、萃取、加氢等工艺，可分离和制备出多种化工产品，如萘、蒽、菲、沥青等。然而，这些加工过程也会导致多环芳烃的排放。在煤焦油蒸馏过程中，随着温度的升高，煤焦油中的多环芳烃会逐渐挥发出来，进入到废气中。在萘的生产过程中，需要对煤焦油进行精馏分离，这个过程中会有大量的萘及其同系物排放到大气中。煤焦油加工厂排放的多环芳烃对周边大气环境的影响较为严重。由于煤焦油中多环芳烃的含量较高，煤焦油加工厂排放的废气中多环芳烃的浓度往往也较高。在煤焦油加工厂周边地区，大气颗粒物上多环芳烃的浓度会明显升高，对当地居民的健康和生态环境造成威胁。高浓度的多环芳烃会对人体的呼吸系统、免疫系统等造成损害，长期暴露在这种环境中，居民患癌症等疾病的风险会显著增加。多环芳烃还会对周边的植物生长产生影响，抑制植物的光合作用和呼吸作用，导致植物生长缓慢、叶片发黄等现象。例如，在某煤焦油加工厂附近的农田中，农作物的产量和品质明显下降，经检测发现，土壤和农作物中多环芳烃的含量均超标。3.1.3交通尾气排放汽车、摩托车等交通工具在运行过程中产生的尾气是大气颗粒物上多环芳烃的重要来源之一，其排放特征及在城市大气中的贡献备受关注。汽车尾气中多环芳烃的生成主要源于燃油的不完全燃烧。汽油和柴油是汽车的主要燃料，它们是由多种碳氢化合物组成的混合物。在汽车发动机内，燃油与空气混合后被点燃，发生剧烈的氧化反应，产生动力推动汽车前进。然而，由于发动机内的燃烧条件复杂，如燃烧时间短、温度分布不均匀、空气与燃油混合不充分等因素，导致燃油无法完全燃烧，从而产生多环芳烃。在高温缺氧的条件下，燃油中的碳氢化合物会发生热裂解和聚合反应，形成各种自由基，这些自由基相互结合，逐步生成多环芳烃。当燃油中的烷烃在高温下裂解产生乙烯基自由基，乙烯基自由基进一步反应可生成乙炔基自由基，乙炔基自由基之间相互加成、环化，最终形成多环芳烃。汽车尾气排放的多环芳烃具有一定的排放特征。排放的多环芳烃种类丰富，包括美国环境保护署（EPA）优先控制的16种多环芳烃中的多种化合物。其中，低环数的多环芳烃（如萘、菲、蒽等）在汽车尾气中较为常见，这是因为低环数多环芳烃相对分子质量较小，更容易在燃油不完全燃烧过程中生成。不同类型的汽车，其尾气中多环芳烃的排放浓度和组成存在差异。一般来说，柴油车尾气中多环芳烃的排放浓度相对较高，尤其是一些老旧柴油车，由于其发动机技术相对落后，燃烧效率低，尾气中多环芳烃的排放量更大。研究表明，柴油车尾气中苯并[a]芘等致癌性多环芳烃的含量明显高于汽油车。这是因为柴油的碳链较长，含碳量较高，在燃烧过程中更易发生不完全燃烧，从而产生更多的多环芳烃。随着城市机动车保有量的不断增加，交通尾气排放对城市大气中多环芳烃的贡献日益显著。在城市中心区域和交通繁忙的路段，汽车尾气排放的多环芳烃在大气颗粒物中的占比较高。在北京、上海、广州等大城市的交通枢纽附近，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于城市其他区域，其中交通尾气排放是导致多环芳烃浓度升高的主要原因之一。交通尾气排放的多环芳烃不仅对城市空气质量产生直接影响，还会通过大气传输扩散到周边地区，扩大其污染范围。长期暴露在含有高浓度多环芳烃的交通尾气环境中，居民患呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症等疾病的风险会增加。例如，有研究对北京市某交通繁忙区域的居民进行健康调查发现，该区域居民的呼吸系统疾病发病率明显高于其他区域，且体内多环芳烃代谢产物的含量也较高。3.2非点源污染3.2.1废弃物焚烧生活垃圾和工业废弃物焚烧是大气颗粒物上多环芳烃的重要非点源污染来源之一，其产生的多环芳烃对大气环境和人体健康具有潜在威胁。在生活垃圾焚烧过程中，垃圾中的各种有机物质，如纸张、塑料、木材、织物以及食品残渣等，在高温焚烧条件下会发生一系列复杂的物理化学变化，其中不完全燃烧是多环芳烃生成的关键过程。当垃圾中的有机物质在焚烧炉内未能充分与氧气接触，或者燃烧温度、时间等条件不足时，就会导致不完全燃烧，产生大量的多环芳烃。例如，纸张和木材中的纤维素、木质素等在不完全燃烧时，会通过热解和聚合反应生成多环芳烃。垃圾中的塑料成分，如聚乙烯、聚丙烯等，在焚烧过程中也会分解产生乙烯、丙烯等小分子烃类，这些小分子烃类进一步反应可生成多环芳烃。研究表明，生活垃圾焚烧排放的多环芳烃种类丰富，涵盖了从低环数到高环数的多种化合物。其中，苯并[a]芘等致癌性多环芳烃的排放不容忽视。在一些生活垃圾焚烧厂周边地区，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于其他区域。例如，某城市生活垃圾焚烧厂附近的大气颗粒物中，苯并[a]芘的浓度可达数ng/m³，超过了国家空气质量标准中规定的限值。工业废弃物焚烧同样会产生大量的多环芳烃。工业废弃物的成分复杂多样，包括工业生产过程中产生的废渣、废液、废气处理过程中产生的污泥等。这些工业废弃物中往往含有大量的有机污染物和重金属等有害物质，在焚烧过程中更容易产生多环芳烃。一些化工企业产生的废渣中含有大量的芳烃类化合物，在焚烧时会通过热解和缩合反应生成多环芳烃。工业废弃物焚烧排放的多环芳烃对周边大气环境的影响更为严重。由于工业废弃物焚烧产生的多环芳烃排放量较大，且排放源相对集中，会导致周边区域大气颗粒物中多环芳烃的浓度急剧升高。在某工业废弃物焚烧场周边的居民区，居民长期暴露在高浓度多环芳烃的环境中，其呼吸系统疾病和癌症的发病率明显高于其他地区。相关研究还表明，工业废弃物焚烧排放的多环芳烃会随着大气传输扩散到更远的区域，对区域大气环境质量产生较大影响。3.2.2油气开采与运输油气开采、储存和运输过程是大气颗粒物上多环芳烃的重要非点源污染来源，其对大气环境的影响日益受到关注。在油气开采过程中，原油和天然气从地下被开采出来，这个过程涉及到多个环节，每个环节都可能导致多环芳烃的挥发和泄漏。在钻井过程中，钻井液中的添加剂和原油中的多环芳烃可能会随着钻井废气排放到大气中。在采油过程中，原油的开采和输送会产生一定量的挥发性有机化合物（VOCs），其中就包含多环芳烃。例如，原油中的轻质芳烃在开采过程中会挥发出来，这些芳烃在大气中经过复杂的化学反应，可能会生成多环芳烃。有研究表明，在一些油气开采区，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于周边非开采区域。例如，某大型油田开采区的大气颗粒物中，多环芳烃的浓度比周边地区高出数倍，这表明油气开采活动对当地大气环境造成了一定程度的污染。油气的储存和运输过程也会导致多环芳烃的排放。在原油和天然气的储存过程中，由于储罐的密封性能、温度变化等因素，会导致部分多环芳烃挥发到大气中。在运输过程中，无论是通过管道运输还是油罐车运输，都可能发生泄漏，从而使多环芳烃进入大气环境。油罐车在装卸原油时，如果操作不当，可能会导致原油泄漏，原油中的多环芳烃会挥发到大气中。管道运输过程中，如果管道发生破裂或泄漏，也会使多环芳烃泄漏到大气中。研究发现，在一些油气储存和运输设施周边地区，大气颗粒物中多环芳烃的浓度较高。例如，某油气储存基地附近的大气颗粒物中，多环芳烃的浓度明显高于周边地区，这说明油气储存和运输活动对周边大气环境产生了负面影响。油气开采、储存和运输过程中排放的多环芳烃对大气环境的影响是多方面的。多环芳烃会在大气中与其他污染物发生化学反应，形成二次污染物，进一步加重大气污染。多环芳烃还会吸附在大气颗粒物上，随着颗粒物的传输和扩散，扩大其污染范围。长期暴露在含有多环芳烃的大气环境中，会对人体健康造成危害，增加患癌症等疾病的风险。3.2.3农业作业与木材燃烧农业作业中的秸秆焚烧以及农村地区的木材燃烧是大气颗粒物上多环芳烃的重要非点源污染来源，这些活动排放的多环芳烃对区域大气环境产生了显著影响。农业秸秆焚烧是农村地区常见的农业活动之一。农作物秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素等有机物质，在焚烧过程中，这些有机物质会发生不完全燃烧，从而产生多环芳烃。当秸秆在露天环境中焚烧时，由于燃烧条件难以控制，往往会出现缺氧燃烧的情况，这会导致大量的多环芳烃生成。秸秆焚烧排放的多环芳烃种类较多，包括萘、菲、荧蒽、芘等常见的多环芳烃。研究表明，秸秆焚烧排放的多环芳烃在大气颗粒物中的含量较高。在某农业地区，在秸秆焚烧季节，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显升高，部分多环芳烃的浓度甚至超过了国家空气质量标准。秸秆焚烧排放的多环芳烃不仅会对当地大气环境造成污染，还会随着大气传输扩散到周边城市和地区，影响区域大气环境质量。农村木材燃烧也是多环芳烃的一个重要排放源。在农村地区，木材常被用作燃料用于取暖、做饭等。木材在燃烧过程中，其含有的木质素、纤维素等成分会发生热解和氧化反应，产生多环芳烃。不同种类的木材在燃烧时产生多环芳烃的量和种类存在差异。一般来说，硬木燃烧产生的多环芳烃相对较少，而软木燃烧产生的多环芳烃相对较多。研究发现，农村地区木材燃烧排放的多环芳烃在大气颗粒物中的占比不容忽视。在一些以木材为主要燃料的农村地区，大气颗粒物中多环芳烃的浓度明显高于城市地区。例如，某山区农村，由于居民长期使用木材作为燃料，大气颗粒物中多环芳烃的浓度较高，对当地居民的健康构成了潜在威胁。农业作业与木材燃烧排放的多环芳烃对区域大气环境的影响具有区域性和季节性特点。在农业生产集中的地区，如粮食主产区，在秸秆焚烧季节，大气颗粒物中多环芳烃的浓度会显著升高，对当地空气质量产生较大影响。在农村地区，冬季由于取暖需求增加，木材燃烧量增大，大气颗粒物中多环芳烃的浓度也会相应升高。这些排放的多环芳烃不仅会对大气环境造成污染，还会通过呼吸道等途径进入人体，对人体健康产生危害。四、大气颗粒物上多环芳烃的健康风险评价4.1多环芳烃的毒性特征多环芳烃是一类具有显著毒性的有机污染物，其对人体健康的危害主要体现在致癌、致畸、致突变等方面，这些毒性作用严重威胁着人类的生命健康和生态环境的可持续发展。多环芳烃的致癌性是其最为突出的毒性特征之一。众多研究表明，多环芳烃是一类强致癌物质，其中苯并[a]芘（BaP）作为多环芳烃的典型代表，被国际癌症研究机构（IARC）列为第一类人类致癌物。当人体暴露于含有多环芳烃的环境中时，多环芳烃可通过呼吸道、消化道和皮肤等途径进入人体。进入人体后，多环芳烃首先在肝脏等器官中通过一系列的代谢酶（如细胞色素P450酶系）的作用发生代谢转化。以苯并[a]芘为例，它首先被细胞色素P450酶系中的CYP1A1酶催化氧化，生成环氧化物，然后环氧化物在环氧化物水解酶的作用下进一步水解生成反式二醇，反式二醇再经过CYP1A1等酶的作用生成具有强亲电性的二醇环氧化物。这些亲电性的代谢产物能够与细胞内的DNA分子发生共价结合，形成DNA加合物。DNA加合物的形成会干扰DNA的正常复制和转录过程，导致基因突变、染色体畸变等一系列遗传损伤，进而引发细胞癌变。长期暴露于多环芳烃环境中的人群，其患肺癌、胃癌、皮肤癌等多种癌症的风险显著增加。例如，在一些工业污染严重的地区，由于居民长期暴露于高浓度的多环芳烃环境中，肺癌的发病率明显高于其他地区。相关研究表明，长期生活在钢铁厂、焦化厂等多环芳烃排放源附近的居民，其患肺癌的风险是普通人群的数倍。多环芳烃还具有致畸性，会对胚胎发育产生不良影响。在胚胎发育过程中，细胞处于快速增殖和分化的阶段，对环境污染物极为敏感。多环芳烃及其代谢产物可以通过胎盘屏障进入胚胎组织，干扰胚胎细胞的正常发育和分化过程。研究发现，孕期暴露于多环芳烃的实验动物，其胚胎出现畸形的概率明显增加，如神经管畸形、心脏畸形、肢体畸形等。这是因为多环芳烃会影响胚胎细胞的信号传导通路，干扰基因的表达和调控，导致胚胎发育异常。在人类中，孕妇在怀孕期间暴露于多环芳烃污染的环境中，也可能增加胎儿发育异常的风险。有研究对孕期暴露于高浓度多环芳烃环境的孕妇进行跟踪调查，发现其胎儿出现低体重、早产、先天性心脏病等不良妊娠结局的概率相对较高。多环芳烃的致突变性同样不容忽视。多环芳烃能够引起基因突变，改变生物体的遗传信息。其致突变机制主要与多环芳烃代谢产生的活性氧自由基（ROS）以及DNA加合物的形成有关。多环芳烃在体内代谢过程中会产生大量的ROS，如超氧阴离子自由基（O₂⁻・）、羟基自由基（・OH）等。这些ROS具有很强的氧化活性，能够攻击DNA分子，导致DNA碱基的氧化损伤、链断裂等。多环芳烃与DNA形成的加合物也会阻碍DNA聚合酶的正常作用，在DNA复制过程中导致碱基错配，从而引发基因突变。基因突变可能导致生物体的遗传性状发生改变，增加患遗传性疾病的风险，同时也可能影响生物体的正常生理功能和生存能力。4.2人体暴露途径与水平人体暴露于多环芳烃的途径主要包括呼吸暴露、饮食暴露和皮肤接触暴露，不同暴露途径对人体健康的影响各异，准确评估暴露水平对于全面认识多环芳烃的健康风险至关重要。呼吸暴露是人体接触多环芳烃的重要途径之一。大气中存在的多环芳烃会吸附在颗粒物表面，随着呼吸过程进入人体呼吸系统。在城市地区，尤其是交通繁忙路段和工业集中区域，大气中多环芳烃的浓度相对较高，人体通过呼吸吸入的多环芳烃量也相应增加。研究表明，在北京市区交通枢纽附近，居民每天通过呼吸吸入的多环芳烃量可达数ng/m³，而在一些工业污染严重的地区，该数值可能更高。不同粒径的大气颗粒物携带的多环芳烃对人体呼吸暴露的影响不同，PM2.5等细颗粒物由于粒径小，能够深入人体肺部，甚至进入血液循环系统，其所携带的多环芳烃对人体健康的危害更大。饮食暴露也是人体摄入多环芳烃的重要方式。多环芳烃可通过多种途径进入食物链，进而被人体摄入。农作物在生长过程中，可能通过根系吸收土壤中的多环芳烃，或者通过叶片吸附大气中的多环芳烃，从而导致农产品受到污染。水产品也容易受到多环芳烃的污染，尤其是在一些受污染的水域，鱼类等水产品体内多环芳烃的含量较高。在食品加工过程中，如烟熏、烧烤、油炸等高温加工方式，也会产生多环芳烃，增加食品中的多环芳烃含量。有研究对不同食物中的多环芳烃含量进行检测发现，烟熏肉类食品中多环芳烃的含量可高达数十μg/kg，远高于其他食品。通过饮食摄入的多环芳烃量因个体饮食习惯和食物种类的不同而存在差异。一般来说，长期食用受污染的食物，尤其是富含油脂的食物，会增加人体通过饮食暴露于多环芳烃的水平。皮肤接触暴露虽然相对呼吸暴露和饮食暴露来说，对人体多环芳烃摄入的贡献较小，但在某些职业环境和特殊情况下，也不容忽视。在炼油厂、焦化厂、沥青铺设等工作场所，工作人员可能直接接触到含有高浓度多环芳烃的物质，如焦油、沥青等，通过皮肤吸收多环芳烃。研究表明，在这些职业环境中，工作人员皮肤接触多环芳烃的量可达到每天数μg/cm²。日常生活中，人们接触到受多环芳烃污染的土壤、灰尘等，也可能通过皮肤吸收少量的多环芳烃。评估人体暴露于多环芳烃的水平通常采用多种方法。环境监测是获取多环芳烃环境浓度的重要手段，通过在不同环境介质（如大气、水、土壤、食物等）中采集样品，运用气相色谱-质谱联用（GC-MS）、高效液相色谱（HPLC）等先进的分析技术，准确测定多环芳烃的浓度。通过问卷调查和时间-活动模式记录，了解个体在不同环境中的活动时间和行为习惯，结合环境监测数据，能够估算个体通过不同途径暴露于多环芳烃的剂量。对于一些特殊人群，如职业暴露人群或高污染地区居民，还可以采集生物样品（如血液、尿液、头发等），检测其中多环芳烃的代谢产物或加合物的含量，以更直接地反映人体对多环芳烃的暴露水平。例如，通过检测血液中苯并[a]芘-DNA加合物的含量，可以评估个体近期内对苯并[a]芘的暴露情况。4.3健康风险评价方法4.3.1生态风险评估生态风险评估是指对环境中污染物可能对生态系统产生的不利影响进行定性或定量的评估过程。其目的在于预测污染物在生态系统中的迁移转化规律，以及对生态系统结构和功能造成的损害程度，为环境保护和生态修复提供科学依据。在多环芳烃的生态风险评估中，常用的方法之一是风险商值法（RiskQuotient，RQ）。风险商值法的基本原理是将环境中污染物的实测浓度（MeasuredConcentration，MC）与预测无效应浓度（PredictedNo-EffectConcentration，PNEC）进行比较。其计算公式为：RQ=MC/PNEC。当RQ≤1时，表明污染物对生态系统产生不利影响的可能性较小；当RQ>1时，则意味着污染物可能对生态系统造成风险，且RQ值越大，风险程度越高。预测无效应浓度（PNEC）的确定是风险商值法的关键环节，通常可通过多种途径获取。一种常用的方法是基于实验室的毒性试验数据，通过对生物的急性毒性、慢性毒性等试验结果进行分析，采用评估因子法来推导PNEC。以鱼类急性毒性试验为例，首先测定多环芳烃对鱼类的半数致死浓度（LC50），然后根据评估因子（如1000），将LC50除以评估因子得到PNEC。不同生物对多环芳烃的敏感性不同，因此在确定PNEC时，需要考虑多种生物的毒性数据，以全面评估多环芳烃对生态系统的风险。还可以参考相关的环境质量标准或指南来确定PNEC。一些国际组织或国家制定了针对多环芳烃的环境质量标准，这些标准可以作为确定PNEC的重要参考依据。在实际应用中，风险商值法在多环芳烃的生态风险评估中发挥了重要作用。在某河流沉积物多环芳烃生态风险评估研究中，研究人员通过采集河流不同点位的沉积物样品，分析其中多环芳烃的浓度，并根据相关的毒性数据确定了PNEC。计算结果表明，在河流的某些区域，多环芳烃的风险商值大于1，说明这些区域的生态系统可能受到多环芳烃的威胁。进一步分析发现，这些区域附近存在工业污染源，多环芳烃的排放可能是导致风险升高的主要原因。基于此，相关部门采取了相应的污染治理措施，如加强对工业企业的监管，减少多环芳烃的排放，以降低河流生态系统的风险。4.3.2人体风险评估人体风险评估旨在评估人体暴露于多环芳烃等污染物时，对健康产生潜在危害的可能性和程度。常用的人体风险评估模型包括终生致癌风险模型（LifetimeCancerRisk，LCR）等。终生致癌风险模型主要基于多环芳烃的致癌特性，通过计算人体暴露于多环芳烃的剂量，结合致癌斜率因子（CancerSlopeFactor，CSF）来评估人体患癌症的风险。其基本计算公式为：LCR=EF×ED×CF×C×CSF/(AT×BW)。其中，EF为暴露频率（天/年），表示人体每年暴露于多环芳烃的天数；ED为暴露持续时间（年），指人体暴露于多环芳烃的总年数；CF为转换因子，用于将浓度单位进行转换；C为多环芳烃的浓度（mg/m³或mg/kg）；CSF为致癌斜率因子（mg/kg/d）⁻¹，表示单位暴露剂量下增加的致癌风险；AT为平均时间（天），通常根据不同的健康效应选取相应的值，对于致癌风险评估，一般取70年乘以365天；BW为体重（kg），表示人体的平均体重。以某城市居民暴露于大气颗粒物上多环芳烃的终生致癌风险评估为例，假设该城市居民的平均体重为60kg，暴露频率为365天/年，暴露持续时间为70年。通过环境监测数据得知，该城市大气颗粒物中苯并[a]芘（BaP）的平均浓度为5ng/m³，首先将浓度单位转换为mg/m³，即5×10⁻⁶mg/m³。苯并[a]芘的致癌斜率因子取值为7.3（mg/kg/d）⁻¹，转换因子根据具体情况取值。将这些数据代入终生致癌风险模型公式中：LCR=365×70×CF×5×10⁻⁶×7.3/(70×365×60)。经过计算，得到该城市居民因暴露于大气颗粒物中苯并[a]芘的终生致癌风险值。通过对该风险值的分析，可以评估居民患癌症的潜在风险程度。若计算得到的LCR值大于10⁻⁶，则表明居民面临一定的致癌风险；若LCR值大于10⁻⁴，则意味着风险较高，需要采取相应的措施来降低居民的暴露水平，如加强大气污染治理、改善空气质量等。4.4案例分析：某地区多环芳烃健康风险评估本案例选取[具体地区名称]作为研究对象，该地区是一个典型的工业城市，工业活动发达，能源消耗量大，交通流量也较大，大气污染问题较为突出。通过对该地区大气颗粒物上多环芳烃的监测数据进行分析，运用上述健康风险评价方法，对该地区多环芳烃对人体健康的风险程度进行评估。在监测过程中，于该地区不同功能区（如工业区、商业区、居民区、交通枢纽等）设置多个采样点，采集大气颗粒物样品。采样时间覆盖了一年中的不同季节，以全面反映多环芳烃浓度的季节变化。运用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对样品中的16种美国环境保护署（EPA）优先控制的多环芳烃进行分析测定。监测结果显示，该地区大气颗粒物上多环芳烃的浓度水平较高。在工业区，由于存在大量的工业污染源，如钢铁厂、焦化厂、炼油厂等，多环芳烃的平均浓度达到了[X]ng/m³，显著高于其他功能区。其中，苯并[a]芘等致癌性较强的多环芳烃浓度也较高，对人体健康构成较大威胁。商业区和交通枢纽的多环芳烃浓度次之，分别为[X1]ng/m³和[X2]ng/m³。这主要是因为商业区人流量大，交通繁忙，汽车尾气排放和餐饮油烟等污染源较多；交通枢纽则由于车辆密集，尾气排放集中，导致多环芳烃浓度升高。居民区的多环芳烃浓度相对较低，但也达到了[X3]ng/m³，主要来源于居民生活用煤、汽车尾气以及周边工业污染源的扩散。从季节变化来看，冬季多环芳烃的浓度明显高于其他季节，平均浓度可达[X4]ng/m³。这与冬季居民取暖燃煤量增加以及气象条件不利于污染物扩散密切相关。夏季多环芳烃浓度相对较低，平均浓度为[X5]ng/m³，主要是由于夏季大气对流活动较强，污染物扩散条件较好。在健康风险评估方面，采用终生致癌风险模型（LCR）对该地区居民通过呼吸暴露于多环芳烃的致癌风险进行评估。假设该地区居民的平均体重为65kg，暴露频率为365天/年，暴露持续时间为70年。根据监测得到的多环芳烃浓度数据，结合各多环芳烃的致癌斜率因子，计算得到该地区居民因呼吸暴露于