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PUF大气被动采样器用于国内监测多环芳烃的研究

更新时间:2019-04-11 17:45

利用PUF大气被动采样技术 ,分冬、春2个季度,对国内32个城市大气中的多环芳烃 (PAHs)进行了观测,结果表明,除主要存在于气相中的 2~3环PAHs与部分4环PAHs外,PUF被动采样器也可一定程度地采集大气颗粒物中的 5~7环PAHs。中国城市大气 PAHs的浓度与组成,主要受城市所处的地理位置 、气候条件以及能源消费结构的影响 ·西北、华北、西南和华中地区部分城市大气中 PAH总量和高环 PAH浓度均较高,华南和东南沿海一带城市则相对较低 ,在季节变化上 表现为冬季浓度高、春季低疆可能是陆源有机质在土壤中早期成岩作用的产物 ,春季藏农度升高反映了土壤颗粒物对大气颗粒物的贡献 ,与扬尘天气相对应;而苏的浓度在燃煤较多的城市大气中显著增加 ,与其主要属燃煤成因相一致 ,研究表明,PUF大气被动器可很好地运用于区域大气 PAH污染分布与特征对比研究。
多环芳烃作为一类燃烧副产物 ,在环境中分布极为广泛,多数PAHs具有“三致作用” ,大量报道表明,PAHs对人体健康产生的危害已经不容忽视城市特别是大城市是 PAHs的主要来源,其PAHs浓度往往高出郊区和远郊区数倍 、几十倍甚至上百倍,而城市作为人口密集地带 ,一直是大气PAHs研究的主要靶区。到目前为止 ,针对中国不同城市点的大气 PAHs的研究已见大量报道 ,然而由于采样技术的限制 ,这些研究主要关注单个城市点,区域大范围内的研究还很少大气是半挥发性有机污染物扩散和迁移的主要途径,随着环境污染全球化问题的日益突出 。近年来大气被动采样技术作为区域范围内开展大气环境科学研究的主要手段 ,得到了广泛的应用 ,目前使用的被动采样器主要有土壤 、植物(松针、苔藓、草本植物等)4、半渗透膜装置 (semepermeable membrane15devices SPMD)51、聚氨酯泡沫材料 (polyurethanefoam, PUF)和离子交换树脂(XAD adsrbentresins)。然而前者由于生物体本身的复杂性 ,难以定量研究;SPMD和XAD吸附剂虽然可以定量 ,但受控因素复杂,且难以对大气中颗粒态 PAHs进行研究,在使用上受到某些限制PUF大气被动采样装置在大气污染物研究方面具有明显的优势,它结构简单、操作方便、造价低廉无需动力和特别维护,能同时采集气态和颗粒态有机污染物、可在短期内(数周)完成采样,是研究区域大范围内大气中 PAHs的理想装置。其设计初衷是对大气气相有机污染物进行被动采集 ,主要用于大气中有机氯农药、多氯联苯、多溴二苯醚等的采样观测,在颗粒物相对较少的背景地带应用 ,经校正,可获得与主动采样吻合较好的半定量观测数据 。但是城市环境中大气颗粒物浓度高 ,这些颗粒物不可避免要通过采样器的气流通道 ,被PUF捕获。总颗粒物(total suspendeqparticle, TSA含量是中国城市大气的重要污染特征之一 。此项研究的目的,一方面是利用PUF被动采样技术 ,在区域尺度上 ,对中国城市大气PAH污染的时空分布进行对比研究 ;另一方面,即是以挥发性较差、主要存在于大气颗粒物上的高环PAHs为示踪化合物 ,通过与标准大流量采样器的对比,考察PUF被动采样器对大气颗粒物的捕集速率,本文报道的是前一方面的研究内容。

样品采集采样点选择在中国主要省会城市和部分大中城市,包括香港在内共 32个城市点,采样点远离交通干线、烟囱等直接污染源 ,高于地面3m以上,悬挂于屋顶、阳台等的空旷处 背景点共有 2个,一是世界气象组织在全球设立的 22个基准站之一青海瓦里关大气本底站(3617N, 100 54 ,海拔3816m)二是在内蒙古镶黄旗的远离污染区的大草原(4214“N , 113°49“30"E) 。
PUF样品采集于冬季 (2005201201~ 200502228)和春季(2005203201~20050428) ,每次采样时间为56d。事先通过特快专递将抽提干净的 PUF密封邮寄至各采样点,为了防治污染 ,由各地志愿者严格地根据操作说明在采样地点现场完成 PUF的装载、卸载和进行采样器的维护工作 ,采样到期后立即将PUF海绵卸下并密封,立即寄回实验室 ,-20℃保存至分析。

实验分析样后的PUF海绵连同包装用的锡通过二氯甲烷索氏抽提 48 h。提取液浓缩后转换溶剂为正己烷并浓缩到 5mL ,然后通过硅胶2氧化铝层析柱分离净化(内径为7mm玻璃柱,依次加入 10g的3%去活化硅胶 、10g的3%去去活化氧化铝和 1 g无水硫酸钠),用50 mL正已烷IE氯甲烷(1 :1,体积比)混和液冲洗,冲洗液浓缩后转移到 2mL细胞瓶中并定容至 200L,最后多环芳烃以GC2MSD(HP5972分析,详细操作步骤、仪器条件,以及实验过程中的质量控制 项质量保证(QAIQC)措施,分析方法和检测限见参考文献。最终结果均经回收率校正。

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