新乡市大气有机磷酸酯和汞的污染特征、气—粒分配行为

发布时间：2020-05-09 10:03

【摘要】：大气环境中PM_(2.5)具有很大的比表面积,易于富集空气中的有毒重金属、有机污染物等,并且因为粒径较小,容易沉积在肺泡部位,对人类健康产生威胁。本研究采集了新乡市2015年大气样品,分析测定PM_(2.5)和气相分析中新兴有机污染物--有机磷酸酯(Organophosphate ester,OPEs)和PM_(2.5)中另外一种典型的污染物--汞的含量,揭示其污染特征,分析OPEs和汞与气象条件(温度、湿度、风速)、碳组分(EC、OC)和气态污染物(NO_2、SO_2、O_3)的关系,评估了新乡市大气环境OPEs的健康风险,解析气相OPEs来源,对污染的控制提供了依据。结果表明:1、2015新乡市大气环境中ΣOPEs的年平均含量为389 pg/m3,浓度范围为24.2pg/m3-3549 pg/m3。三(3-甲氧基苯基)膦(TMCP)和磷酸三对甲苯酯(TPCP)占ΣOPEs量的83%,是新乡市大气环境中有机磷酸酯的主要污染物。新乡大气环境中的OPEs污染水平高于郊区和较为偏远地区,低于经济较为发达的地方,处于中等污染水平。主成分分析结果显示新乡市OPEs的主要来源为工业排放源和散源。2、PM_(2.5)中OPEs在呼吸系统沉降通量为鼻腔咽喉部(15.2 pg/h)肺泡部位(3.92 pg/h)气管支气管部(0.414 pg/h)。PM_(2.5)中OPEs在肺泡的沉降通量占呼吸系统总沉降通量的20.2%。通过呼吸吸入的OPEs暴露风险较低,但儿童通过呼吸暴露的OPEs的风险大于成人。3、大气环境中,OPEs主要是以气态的形式存在。OPEs的气粒分配系数与温度的相关性不显著,但相对湿度对磷酸三对甲苯酯(TPCP)分配的影响较显著,其他OPEs的分配系数与气相条件却没有表现出显著的相关性。气粒分配拟拟合的langmuir方程的相关系数优于Freundlich方程,表明这几种OPEs在气相和颗粒相之间的分配行为更符合langmuir单分子吸收模型。4、新乡市PM_(2.5)中汞的年均质量浓度为0.0896μg/g,年均体积浓度为0.399 ng/m3。PM_(2.5)中汞的体积浓度远低于环境空气汞的一级浓度限值,但有(98%)的天数超过全球背景值。与国内外其他城市相比,新乡市PM_(2.5)中汞的污染程度处于较高的水平。采暖期PM_(2.5)中汞的质量和体积浓度高于非采暖期浓度。上合会议期间采取的单双号限行、污染工厂停工等措施有效地遏制PM_(2.5)中汞的含量。此外,上合会议期间较高的大气混合层高度和较高的风速更有利于污染物的扩散。燃放烟花爆竹导致了PM_(2.5)中汞的浓度急剧上升。5、PM_(2.5)中汞的质量浓度和体积浓度与温度、湿度呈显著负相关。PM_(2.5)汞的质量浓度和体积浓度与每日平均风速不具有相关性,说明新乡市汞污染分布比较均匀,污染的来源不是气流远距离输送,而是以本地来源为主。PM_(2.5)中汞的质量浓度和体积浓度均与PM_(2.5)的EC和OC呈现显著正相关,说明气态汞向PM_(2.5)中汞的转化受碳组分的吸附和富集影响。汞的质量浓度和体积浓度与PM_(2.5)的质量浓度不具有明显的相关性,说明新乡市PM_(2.5)汞的来源可能和PM_(2.5)的来源不相同。汞的质量浓度和体积浓度和O_3的浓度呈显著负相关。而PM_(2.5)中汞的质量浓度和体积浓度CO浓度成显著正相关,这是因为PM_(2.5)中汞的来源与不完全燃烧有关。
【图文】：

结构式

图 1-1 OPEs 的结构式Fig. 1-1 Structural formula of OPEs所有的有机磷酸酯的化学结构相似，是由三个基团取代磷酸分子上的氢形成的。由于有机磷酸酯的各种取代基的不同，它们的理化性质（极性，波动性和溶解度）也有巨大的变化，卤代 OPEs 具有持久性，能在环境介质中稳定存在，而对于非卤代 OPEs 随着烷基链长度的增加，其持久性增加[19]。近年来，由于斯德哥尔摩公约关于持久性有机污染物的多溴联苯醚 PBDEs 的限制使用，有机磷酸酯因其具有良好的阻燃性能及增塑作用，生产成本低，生产工艺简单等特点被广泛地用于建筑材料、电子产品、塑料制品、家装饰品和纺织品等材料中[20]，然后在这些材料的生产、使用的过程中排放到环境中[21]。2001 年有机磷酸酯全球消费量达18.6 万吨，2004 年高达 30 万吨，年平均增长率 17%，已占阻燃剂市场 23%[22]。1990年美国三（1,3-二氯-2-丙基）磷酸酯（TDCPP），磷酸三苯酯(TPHP)的用量在 450000千克到 450 万千克之间，而到 2002 年用量已经增至 2200 万千克。根据欧洲阻燃剂协会

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第二章实验材料与研究方法2.1 采样过程2.1.1 采样点概述河南师范大学位于（北纬 35°19′33″ 东经 113°54′22″）属牧野区，位于新乡市东北角，附近为学校，居民居住区，公交枢纽站以及商业区，周围 2 km 内没有明显污染源。本研究采样点河南师范大学化学南楼六楼楼顶，距离地面 20 m。化学南楼南面和北面分别为二号楼和田家炳楼，西面和东面分别为河师大家属院和学校图书馆，河师大校内绿化面积大。该区域车流状况一般，除寒假与暑假期间，人口密度较大。采样点距离新乡市气象局气象地面观测站约 1 km，周围空旷且没有明显点源。采样点具体位置如图 2-1。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X51

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