东北地区松针中多环芳烃的污染水平与特征

发布时间：2020-07-18 12:08

【摘要】： 多环芳烃(PAHs)是环境中广泛存在的一类典型的半挥发性有机污染物,主要来自于化石燃料和生物质的不完全燃烧。许多PAHs具有“三致”效应,对环境和人类健康具有较大危害,因而引起广泛关注。东北地区是我国重要的老工业基地之一,区域内重工业密集,人口众多,各类能源消耗量大。此外,该地区冬季取暖期较长,用于采暖的煤炭和生物质燃料使量较大。因此,东北地区的PAHs污染应该较严重。松科植物在环境中分布广泛,四季常青;松针具有脂含量高、比表面积大的特点,可以作为天然被动采样材料富集空气中半挥发性有机污染物(SOCs),反映区域中SOCs污染水平与特征。 本研究采集东北地区及典型城区(大连)广泛分布的雪松(Cedrus deodar)和黑松(Pinus thunbergii)的2年生松针样品,分析了松针中PAHs的含量,对该区域PAHs的污染水平、组成特征和主要来源等方面进行了研究。此外,还研究了沉降颗粒物对松针中PAHs的贡献、松针与土壤中PAHs分布特征的联系、及松针生理性质对其富集PAHs能力的影响。本研究的结果,有助于揭示PAHs在较大区域范围的浓度水平及分布规律,判析PAHs的来源,为东北老工业基地PAHs的污染预防和控制提供重要依据。 考察了大连地区雪松松针中PAHs的浓度及分布特征。与世界其它城市相比,大连地区松针中PAHs处于中等污染程度。由于季风性气候的影响,大连地区春季较强的大气湍流和海、陆空气交换可以减轻大气和松针中PAHs污染,减小大连地区春、秋季松针中PAHs的浓度差异。随着距交通干线距离的增加,松针中PAHs浓度呈降低趋势,表明交通对松针中PAHs的影响非常显著。大连地区松针中PAHs以3环和4环PAHs为主。随着远离城市交通区,3环PAHs占∑PAHs的比例变化不大,4环PAHs的比例逐渐降低,而5,6环PAHs的比例略有增加。主成分分析表明,PAHs的气/固相分配行为对松针富集PAHs有重要影响。对PAHs来源判析表明:交通排放是大连地区松针中PAHs的主要来源,煤和生物质的燃烧对大连地区松针中PAHs也有重要贡献。随着远离市区,煤和生物质燃烧对松针中PAHs的贡献逐渐增加。 通过清洗去除松针表面的颗粒物,研究了颗粒物沉降对松针中PAHs的贡献。结果表明,沉降颗粒物对松针中PAHs浓度的平均贡献(P)为(23.1±3.4)%,随着PAHs正辛醇/空气分配系数(logK_(OA))的增大而增大。随着远离交通繁忙区,P值逐渐降低,呈交通繁忙区→非主干交通区→居民区及公园/海岛区依次降低的空间变化趋势。清洗前后松针中3环和4环PAHs浓度没有显著变化;5环和6环PAHs浓度有显著差异,但由于其在松针中所占比例较小(仅为2～5%),因此对松针中PAHs组成特征的影响不显著。 比较松针和土壤中PAHs的含量,发现大连市区土壤中PAHs浓度远高于松针中PAHs浓度。定义f为空气颗粒物中PAHs浓度占整个空气中PAHs总浓度(包括纯气态和颗粒物吸附态)的比例。将土壤中PAHs浓度经f值换算后,得到来自于大气颗粒物沉降的土壤中PAHs浓度(C_(PS))。比较C_(PS)与清洗后松针中PAHs的浓度(C_(WP)),发现log(C_(PS)/C_(WP))与PAHs的固/气相分配系数(logK_(PA))及logK_(OA)具有显著的线性关系。利用苯并(a)芘(BaP)的浓度,可以有效指示松针中PAHs基于BaP的毒性当量(TEQ)。大多数土壤样品中PAHs基于BaP的TEQ远高于松针中TEQ。 比较了雪松和黑松松针的生理性质对PAHs浓度影响。脂含量是决定不同种属松针中∑PAHs差异的首要因素。进行脂含量归一化后,不同种属松针中PAHs浓度具有较好的可比性。对于雪松和黑松,3环PAHs浓度与脂含量的回归方程的斜率约为4环PAHs的2倍,对于5环和6环的PAHs,未发现其浓度与脂含量之间的相关关系。这表明,随着分子量增大,PAHs更易于附着颗粒物上,较难被松针表皮蜡脂吸收进入松针内部。雪松和黑松松针的脂含量与其比表面积之间具有相反的变化规律,两种松针中∑PAHs与比表面积间变化规律亦相反。松针比表面积和气孔密度对5环和6环PAHs浓度有显著影响。 对东北地区黑松松针中PAHs的研究表明:受冬季采暖影响,采暖期松针中PAHs的浓度明显高于非采暖期,采暖期与非采暖期松针样品中不同PAHs的分布特征无显著差异。松针中的PAHs以菲(32%)为主,其次为萘(26%)和荧蒽(18%)。15种PAHs之间以及与∑PAHs间具有显著的相关关系。随着采样点所处地理纬度的增加,PAHs浓度的分布呈现3个明显的峰值,分别位于铁岭、抚顺和吉林市。对PAHs的同分异构体的比值分析表明,东北地区松针中PAHs主要来自于煤和生物质燃烧,并受其它排放源的影响。对松针中典型PAHs比值的三角分布图分析表明,城市区与偏远地区松针中PAHs的主要来源具有一定的差异性。随着城市人口密度增大,松针中∑PAHs浓度增加。除大庆和盘锦外,东北地区主要城市的松针中∑PAHs随第二产业国内生产总值(GDP_2)与城市总GDP比值的增大而增加,两者呈显著正相关。不同城市第一、二和三产业GDP占总GDP的比例,对该区域松针中PAHs的浓度有重要影响。随着城市民用汽车拥有量的增大,主要城市松针中∑PAHs呈增加趋势,两者呈显著正相关关系。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X502
【图文】：

1.4.1大气采样技术的发展大气采样技术经历了由主动采样技术到被动采样技术的发展历程。主动采样技术是指利用外加动力(如泵)主动地将空气吸入到采样器中。图1.5为主动采样器的采样头和采样示意图。通过对采样头的不同设计，可以分别对空气中的总悬浮颗粒物 (TsP)、 PM10、PM2.5等不同粒径的颗粒物进行采样。其中大流量采样器(Hiv()l)是目前大气SOCs监测中广泛应用的主动采样技术之一。HIVol利用玻璃(或石英)纤维滤膜(G/QFF)采集颗粒相污染物，采用聚氨酷泡沫 (PuF)[”习和树脂(XAD)【”6]做吸附剂，采集气态的有机污染物。HIVol通过泵将空气吸入采样头，气体样品首先经过滤膜，将颗粒物截留在滤膜上，达到对颗粒相SOCs采样的目的。过滤后的气流随后经过吸附管，气相SOCs被装在吸附管里的吸附剂吸附，接着流经流量计和温度计，记录采样体积。一龚~’玲‘**玲，’，、滤膜(G/QFFs)固定件\、。气相物质二颗救物徽.岌/举玲:卜冷·欢:、*.。

本文编号：2760871