大气持久性有机污染物在树木表皮中的富集机制初探及其在大气污染时空分辨监测中的应用

发布时间：2020-07-19 10:59

【摘要】： 建立了一种“脉冲大体积进样-气相色谱/电子捕获负化学离子化-四级杆质谱(pLVI-GC/ECNI-qMS)”的分析方法,通过监测特征离子并利用同位素稀释法同时测定了30种卤代持久性有机污染物(POPs);该方法避免了目前GC/qMS分析方法中的常见干扰,检出限达pg-fg/mL级与GC/HR-MS法相当。 系统研究了大气POPs在树木表皮中的富集机制:气态POPs与脂质相互作用而在树表皮中富集,其富集程度取决于POPs的辛醇/空气分配系数并受树皮脂含量和环境温度的影响:颗粒态POPs被皮孔随机捕获而富集于树皮中,其富集程度取决于POPs的蒸汽压并受树皮比表面积和环境降水量的影响。提出了树木表皮富集大气POPs过程中“天然内标化合物”(NIC)的概念,发展了一种利用树皮中目标多环芳烃(PAHs)与傒(用作PAHs由空气向树表皮富集过程的NIC)的浓度比进行区域大气PAHs污染水平的评价方法,以减小由于树皮特征和环境因素差异造成的利用树表皮中PAHs浓度评价大气PAHs污染的不确定性。 建立了一种POPs在树表皮/空气间的数学分配模型,为大气POPs污染监测的树皮被动采样平台提供了理论定量基础;运用模型可以由测得的树皮中POPs的浓度推算采样点空气中POPs的浓度。目标POPs包括15种多溴联苯醚(TBBPA)、1种多溴联苯(PBB)、四溴双酚A(TBBPA)、10种多氯联苯(PCBs)、5种有机氯农药(OCPs)和18种PAHs。 分析采集于中国大陆68个城市的163个树表皮样品、江西德兴和福建永安“天宝岩”自然保护区采集的树木“时间隧道”样品以及“天宝岩”自然保护区的“泥炭藓”中的POPs并应用所建立的POPs在树表皮/空气间的分配模型,评价了我国大气POPs污染的空间分布状况并揭示了我国东南部地区大气POPs污染的历史演变趋势。中国大陆68个城市的∑_(18)PAHs,∑_5OCPs,∑_(10)PCBs和∑_(17)BFRs的浓度分别为4-400 ng/m~3,11-460,5-130和1-470 pg/m~3;且POPs浓度与城市GDP呈对数线性正相关。α/γ-HCH浓度比随着纬度由18.27°N升高到49.22°基本呈线性增大,表明残留HCHs的重新蒸馏再分配而不是当前使用HCHs的污染排放控制着目前我国HCHs的空间分布。19世纪70年代开始,到19世纪80年代、20世纪40年代中期、20世纪40年代,∑_(18)PAHs、∑_5OCPs和∑_(10)PCBs、∑_(17)BFRs分别保持在其背景浓度0.7±0.1 ng/m~3、4.0+1.1和2.2±0.4 pg/m~3、0.2±0.1 pg/m~3:其后开始升高,到21世纪初达到其背景浓度的8、18、12和125倍;期间,∑_5OCPs和∑_(10)PCBs分别于20世纪70和80年代出现峰值,大约为其背景浓度的20和18倍。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X51
【图文】：

2.3.6结论建立了一种“pLvl一GC旧CNI一qMs监测特征离子”同位素稀释法(ID)同时测定30种H一POPs，包括14种PBDEs、l种PBB、10种PCBs和5种OCPs，如图2一9所示。该方法排除了目前GC勺Ms分析方法(包括EI和ECNI法)中的常见干扰;检出限达pg一勿m工数量级，与Gc舰R一Ms法相当:以’3c12一标记物ID法进行定量，定量结果可靠。标准参考物质SRM1946(NIST)的分析以及世界实验室比对项目(CIL，2006年)的结果表明，方法准确度高。图2一9.‘， PLVI一GC尼CNI一qMS监测特征离子”同时分析30种典型H一POPs.FigureZ一9.PLVI一GC正CNI一 qMSwithmonitoringeharacteristieionsforsimultaneous determinationof30tyPiealH一POPs

024681012141618D6Pthlmm图3一3.樟树树干组织中16种PAHs总浓度(n岁g干重)的分布图.Figure3一 3.Distributionofthetotaleoneentrationofthe16PAHs(ng/g)ineaehtissue ofaeamPhortreetrunk.80

Figure3一 7.SEMimagineoftreebarks(left:x0.2k:right:xZk).脂含t和比表面积厦门大学校园内15种树树皮的脂含量从5.19%(白兰)到12.7%(银桦)(图3一sa)，比表面积从 2.37mZ/g(柠檬按)到ZI.omZ/g(芒果)(图3一sb)。由树皮中队Hs的浓度与空气中PAHs的浓度的比计算不同树皮中队Hs的准平衡分配系数(KsA)，结果见表3一4。从NaP到BghiP和/或IND，随着化合物颗粒态比例的增大几A由10’3增大到10。结果表明颗粒态队Hs比气态队Hs更易在树皮中富集。把每个化合物的几A分别对LipCont和SSA作图并进行线性拟合，所有化合物的KBA一Lipcont和几A一ssA拟合直线的斜率、截距和相关系数见表3·5。在空气中主要以气态形式存在的低分子量队Hs(MW二202)在不同树种树皮中的KBA与树皮的脂含量正相关(:鑫0.927)，而在空气中主要以颗粒态形式存在的高分子量队Hs(MW鑫228)在不同树种树皮中的几A与树皮的比表面积正相关，相关系数(:鑫0.848)(表3一5)。低分子量PAHs的几A一LipCont和高分子量PAHs的几A一SSA拟合直线的斜率分别反应了树皮脂含量对气态队Hs与树皮脂质的相互作用的影响大小和树皮比表面积对颗粒态队Hs被皮孔所捕获的过程的影响大小。如图3一9所示，低分子量队Hs的KBA一LipCont直线斜率值的对数与化合物的logK6A呈正相关(r=0.918)

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