大气颗粒物中多环芳烃的检测技术及污染特征研究进展

摘  要：多环芳烃（PAHs）是一类具有致癌、致畸和遗传毒性的有机化合物，在环境中普遍存在，对人类健康及环境质量具有重要而深远的影响。人类活动特别是化石燃料的不完全燃烧是大气环境中PAHs的主要来源。本文对PAHs的分析测定方法、我国各区域的PAHs污染特征及来源分析进行了比较和总结，并对今后大气颗粒物中PAHs的研究重点和管理控制决策进行了展望。

关键词：大气颗粒物;多环芳烃;污染特征

1 前言

随着经济的快速发展和煤炭石油等化石燃料的不断消耗，大气颗粒物污染问题日益严峻，其危害也逐渐被人们认识到，可吸入颗粒（PM2.5和PM10）污染已经成为全世界普遍关注的环境问题。有报告显示，中国的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。一些流行病学研究显示，粒径小于2.5μm的细颗粒能够随着呼吸作用进入肺部，并沉积于肺泡组织中难以排出，而且粒径越小越容易富集对人类有害的重金属、多环芳经、多环苯类等致癌物和细菌、病毒。

多环芳烃（PAHs）是一类具有两个或者两个以上苯环的持久性有机污染物，其中四到六环的稠环芳烃具有较强的致癌性，而且PAHs还可以通过生化反应攻击DNA和蛋白质等生物大分子，影响其生理功能。因此，大气颗粒污染物中PAHs的监测及来源分析对于保护人体健康，提出控制大气污染物的针对性措施具有重要意义。

2 PAHs的分析测定

对大气颗粒物中PAHs的浓度进行测定解析需要经过样品采集、前处理、仪器分析三个步骤。样品采集的方法有纤维滤膜法、固体吸附法和纤维滤膜-固体吸附联用法。样品前处理的常规提取方法有索氏提取法、超声提取法、超临界流体萃取及固相微萃取等，此外，热脱附技术可以克服传统技术耗时耗力、易引入干扰杂质的缺点，直接在气相色谱进样口前端通过高温加热将目标物质从基质上脱附分离，随后在载气流的带领下进入气相色谱。目前大气颗粒物中多环芳烃的检测方法有气相色谱-质谱法、高效液相色谱法和荧光分光光度法。

江阳等[1]使用玻璃纤维滤纸采集样品，正己烷-丙酮溶剂将玻璃纤维滤纸上的PAHs萃取后，利用配有紫外和荧光检测器的高效液相色谱法进行测定，色谱柱为CAPCELL PAK C18。李建平等[2]采用乙腈超声提取法作为前处理技术，然后通过超高效液相色谱-二极管阵列检测器法测定了大气颗粒物PM2.5中16种PAHs，该方法具有灵敏度高，准确度好，分析时间短的优点。李春欣[3]利用嵌入式一体化超声提取净化装置为前处理技术，将镁铝双金属复合氧化物（Mg-Al-LDO）作为净化吸附剂，然后利用气相色谱电子轰击电离源质谱法对16种PAHs进行简便、快速、可靠的检测。范茜茜等[4]对比热脱附和索氏提取两种前处理方法，并对二级热脱附-气相色谱-质谱（TD-GC-MS）法進行优化，检测了北京大气颗粒物PM2.5中18种PAHs，其中3-5环的PAHs测定值与索氏提取结果一致性较好，由于二级热脱附法减少了前处理的步骤，因此部分物质的检测结果准确性优于索氏提取法。

3 PAHs污染特征研究

新疆克拉玛依市是我国重要的石油石化基地，PAHs具有代表性的污染物之一。李刚等[5]研究了供暖期和非供暖期克拉玛依中心城区PM10和PM2.5中PAHs的浓度水平和变化特征，采用特征结构和特征成分分析法分析了该区域大气污染排放特征。研究结果表明，供暖期大气颗粒物中PAHs不仅含量明显大于非供暖期，而且PAHs污染物的种类比非供暖期多三种。通过结构和特征因子分析，供暖期PAHs来源以燃煤排放为主，非供暖期其来源以柴油车排放为主。对乌鲁木齐生活区的研究结果显示，大气中的PAHs主要以高环为主;春节期间颗粒物中PAHs以3-4环化合物为主;乌鲁木齐大气中PAHs主要来源是燃煤和机动车尾气，春节前机动车尾气对PAHs的贡献率大，春节期间机动车的贡献率减少。兰州市城关区和西固区同样也是采暖期PAHs污染比非采暖期严重，研究表明采暖期PAHs以四环为主，主要来源于机动车尾气排放和天然气燃烧、煤炭燃烧;而非采暖期PAHs以三环为主，主要来源于机动车尾气排放和煤炭燃烧。呼和浩特市回民区和赛罕区的大气PM2.5浓度具有季节变化趋势，冬季PM2.5浓度最高，夏季PM2.5浓度最低;两区大气PM2.5中PAHs浓度排在前三位的成分依次为萘、苯并[b]荧蒽和二苯并[a，h]蒽。该市大气PM2.5中PAHs主要来源于燃煤和机动车排放。刁格乐等[6]对吉林市非采暖期和采暖期大气PM2.5中重金属和多环芳烃的污染情况进行了分析研究，研究结果与其他冬季采暖城市的情况相似，该市工业区的污染比较严重，大气颗粒物中重金属和PAHs主要来源于燃煤、石油化工、扬尘（建筑扬尘和土壤扬尘）和车辆混合污染。武汉市经济技术开发区和江岸区大气总悬浮颗粒物中16种PAHs的浓度远高于环境质量标准，PAHs中5-6环的化合物最多，2-3环的化合物较少，PAHs主要来源是石油燃烧和柴油型机动车尾气排放。近几年武汉市大气颗粒物中PAHs污染水平研究结果显示PAHs污染程度呈上升趋势。上海市全年大气PM2.5中PAHs组成结构以低环PAHs为主，其中有7种明确致癌的PAHs单体含量较高，而气相中PAHs组成以2-3环PAHs为主，7种明确致癌的PAHs含量较低。源解析研究结果显示，PM2.5中PAHs主要来源于薪柴燃烧/交通源（38.71%），钢铁工厂排放源（23.55%），石油燃烧/泄露源（20.98%），热电厂等固定污染源（16.76%），而气相中PAHs主要来源于薪柴/柴油燃烧源（45.96%），工业排放源（29.98%），焦化源（24.06%）。

4 展望

现阶段的研究一般比较注重大气PM2.5中PAHs的污染特征绩来源分析，大气颗粒物中的PAHs浓度检测技术及源解析分析方法已经比较成熟，然而对于PAHs的迁移转化及吸附解吸等研究尚缺乏更加系统的分析。因此在未来的研究中，应加大力度开展PAHs在大气、水体及土壤环境中的迁移转化行为研究。另外，在重点区域及工业生产区应加强大气PAHs控制与减排管理和决策方面的研究，完善新型煤化工行业（煤制气、煤制油）的大气污染物排放标准，在生产原料、PAHs控制装置、防治机动车污染专项规定、建立区域联防体系等方面制定相关机制措施，形成高效合理的污染治理长期计划。

参考文献

[1]江阳，刘滔，汪文家等.加速溶剂萃取-高效液相色谱法同时测定大气颗粒物PM2.5中16种多环芳烃[J].中国测试，2015，41（6）：43-46.

[2]李建平，渠志华，王辰等.大气颗粒物PM2.5中16种多环芳烃的超高效液相色谱测定法[J].环境与健康杂志，2017，34（2）：164-166.

[3]李春欣.大气颗粒物及茶叶中多环芳烃类分析方法的研究及应用[D].北京：北京化工大学，2017.

[4]范茜茜，史咲頔，邱兴华等.二级热脱附结合气相色谱-质谱联用分析大气细颗粒物中多环芳烃类污染物[J].环境科学学报，2018，38（6）：2304-2311.

[5]李刚，刘娴.克拉玛依市中心城区颗粒物中多环芳烃污染特征[J].干旱环境监测，2016，30（3）：113-116.

[6]刁格乐，鲍秋阳，马玉芹.东北地区吉林市大气PM2.5中有机物及重金属的污染特征研究[J].东北师大学报（自然科学版），2018，50（3）：147-156.