莊卉嫣，王清然，古麗胡馬爾·艾熱提，胡賽男，計(jì)易彤，徐林林

(長(zhǎng)春師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

長(zhǎng)春是吉林省省會(huì)，東北地區(qū)的中心城市之一，是重要的工業(yè)基地和全國(guó)綜合交通的樞紐。其夏季氣候干燥，人們因外出活動(dòng)暴露于大氣PM2.5中， PM2.5粒徑小，比表面積大，易將附帶的各種多環(huán)芳烴危害物輸送到呼吸系統(tǒng)深處，PAHs帶來(lái)的人體健康危害值得重視[3-4]。本文采用苯并[a]芘質(zhì)量濃度和苯并[a]芘等效質(zhì)量濃度BaPE兩個(gè)指標(biāo)評(píng)估大氣中多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)，為該地區(qū)今后治理大氣環(huán)境污染提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與方法

1.1.1 儀器與試劑

KB-120F型智能TSP-PM10中流量采樣器配套PM2.5切割器(青島金仕達(dá)電子科技有限公司)；100QSE型快速溶劑萃取儀(北京業(yè)之恒科技有限公司)；UPLC(IClass)—TQS型超高效液相色譜和三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)(美國(guó)Waters公司)。

16種PAHs標(biāo)準(zhǔn)試樣(美國(guó)Supelco公司)；正己烷、乙腈等試劑(上海博美公司)。

1.1.2 采樣與處理

在長(zhǎng)春市區(qū)設(shè)置8個(gè)采樣點(diǎn)，按照不同的功能區(qū)類(lèi)型，分布于長(zhǎng)春市勞動(dòng)公園混合區(qū)、汽車(chē)廠(chǎng)工業(yè)區(qū)、東部快速路交通區(qū)、凈月高校文教區(qū)和北湖郊區(qū)。采集時(shí)間為5月、6月和7月，每月采集一次，每次連續(xù)采集12 h，空氣流量為100 L·min-1。為減輕高大建筑物和樹(shù)木的影響，盡可能選擇微風(fēng)、開(kāi)闊的地區(qū)放置大氣采樣器。采樣點(diǎn)及位置見(jiàn)表1。

表1 采樣點(diǎn)及位置

根據(jù)采樣后濾膜質(zhì)量的增值得到粉塵質(zhì)量。將濾膜干燥24 h后剪碎，并用1∶1混合的正己烷和乙腈作為提取劑放入快速溶劑萃取儀萃取，采用超高效液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(UPLC-MS)對(duì)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)。

1.2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

目前普遍采用具有強(qiáng)致癌毒性的BaP作為PAHs的代表物質(zhì)進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，但是除了BaP外，其他高環(huán)PAHs同樣具有三致效應(yīng)[5]。所以，本文通過(guò)Yassaa[6]等建議的BaP等效質(zhì)量濃度BaPE(ng·m-3)來(lái)評(píng)價(jià)多種PAHs的健康風(fēng)險(xiǎn)，比單用BaP一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)更全面、準(zhǔn)確[7]。

BaPE=BaA×0.06+B(b+k)F×0.07+BaP+DBA×0.6+InP×0.08.

(1)

式中：BaA為苯并[a]蒽的質(zhì)量濃度(ng·m-3)；B(b+k)F為苯并[b]熒蒽及苯并[k]熒蒽的質(zhì)量濃度之和(ng·m-3)；BaP為苯并[a]芘的質(zhì)量濃度(ng·m-3)；DBA為二苯并蒽的質(zhì)量濃度(ng·m-3)；InP為茚并[1,2,3-cd]芘的質(zhì)量濃度(ng·m-3)。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAHs檢出濃度

長(zhǎng)春市各功能區(qū)具有代表性的8個(gè)采樣點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 采樣點(diǎn)中16種PAHs的濃度(ng·m-3)

如表2所示，16種優(yōu)控PAHs均有檢出。其中3環(huán)PAHs的含量最高，占ΣPAHs總量的30.18%，4環(huán)PAHs次之，占29.07%。5環(huán)PAHs和6環(huán)PAHs分別占21.96%和13.90%。2環(huán)多環(huán)芳烴Nap含量最小，僅占4.89%。由文獻(xiàn)資料可知，低環(huán)PAHs分子量較低，易因氣溫升高而揮發(fā)，或因紫外線(xiàn)的強(qiáng)輻射而降解；高環(huán)PAHs不易揮發(fā)，因此能更多地吸附于PM2.5上；而4環(huán)PAHs能較穩(wěn)定地存在于固相和氣相中[8]。

2.2 ΣPAHs濃度水平分析

如圖1所示，各采樣點(diǎn)的夏季ΣPAHs總量濃度在19.28～79.42 ng·m-3之間，依次是汽車(chē)廠(chǎng)>長(zhǎng)春東站>長(zhǎng)春師范大學(xué)>勞動(dòng)公園>岱山公園>北湖公園>吉林財(cái)經(jīng)大學(xué)>吉林建筑大學(xué)，平均值為48.61 ng·m-3。其中汽車(chē)廠(chǎng)位于長(zhǎng)春市主要的工業(yè)區(qū)附近，且采樣點(diǎn)周?chē)?chē)流量大，導(dǎo)致其ΣPAHs濃度最高。長(zhǎng)春東站采樣點(diǎn)四周建筑物較多，風(fēng)力小，且周邊有較多交通干線(xiàn)，污染物較難擴(kuò)散，其ΣPAHs為75.24 ng·m-3。長(zhǎng)師采樣點(diǎn)處于長(zhǎng)吉北線(xiàn)和東環(huán)城路交叉路口、順發(fā)石材城邊，附近有較多工廠(chǎng)，汽車(chē)尾氣及工廠(chǎng)廢氣的排放使其ΣPAHs濃度較高，為56.41 ng·m-3。勞動(dòng)公園是商業(yè)交通居民混合區(qū)，人口密度大，流動(dòng)量大，所以ΣPAHs濃度稍高，為50.61 ng·m-3。岱山公園采樣點(diǎn)雖位于工業(yè)區(qū)附近，但其周?chē)木G化覆蓋率高，采樣時(shí)空氣流暢，導(dǎo)致其ΣPAHs遠(yuǎn)低于附近的汽車(chē)站采樣點(diǎn),為46.59 ng·m-3。北湖公園采樣點(diǎn)的ΣPAHs為34.54 ng·m-3，其附近除道路揚(yáng)塵外沒(méi)有明顯污染源，周?chē)_(kāi)闊。凈月區(qū)是非工業(yè)區(qū)，其大氣狀況良好，因此吉林財(cái)經(jīng)大學(xué)和吉林建筑大學(xué)采樣點(diǎn)的ΣPAHs處于最低水平，分別為26.81 ng·m-3和19.28 ng·m-3。

圖1 夏季各功能區(qū)采樣點(diǎn)ΣPAHs總量濃度

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，交通區(qū)及工業(yè)區(qū)的污染程度較為嚴(yán)重，但就總體而言，整個(gè)長(zhǎng)春地區(qū)大氣中的ΣPAHs濃度處于較低水平。

2.3 BaP濃度水平分析

根據(jù)美國(guó)環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)資料顯示，BaP是具有強(qiáng)致癌性的化合物，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者常用BaP作為PAHs的代表物質(zhì)分析健康風(fēng)險(xiǎn)。世界衛(wèi)生組織推薦的BaP濃度為1 ng·m-3，我國(guó)規(guī)定的限值為10 ng·m-3。由圖2可見(jiàn)，8個(gè)采樣點(diǎn)的BaP質(zhì)量濃度在0.12～3.20 ng·m-3，都遠(yuǎn)低于我國(guó)限值，但是只有吉林建筑大學(xué)、吉林財(cái)經(jīng)大學(xué)和北湖公園3個(gè)采樣點(diǎn)符合世衛(wèi)組織的推薦值。綜上所述，長(zhǎng)春市夏季大氣中的BaP濃度水平低，對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平。

圖2 夏季各功能區(qū)采樣點(diǎn)BaP質(zhì)量濃度

2.4 BaPE濃度水平分析

BaP等效質(zhì)量濃度BaPE的計(jì)算結(jié)果如圖3所示，與BaP的濃度水平比較一致。其中汽車(chē)廠(chǎng)的濃度水平最高，為6.71 ng·m-3，吉林建筑大學(xué)濃度水平最低，為1.17 ng·m-3，8個(gè)功能區(qū)代表性采樣點(diǎn)的平均值是4.17 ng·m-3。通過(guò)與北京[9](97.59 ng·m-3)、青島[10](0.0636 ng·m-3)等地區(qū)相比可見(jiàn)，處于較低濃度水平。

圖3 夏季各功能區(qū)采樣點(diǎn)BaPE質(zhì)量濃度

3 結(jié)論

通過(guò)2017年5月1日至7月30日對(duì)長(zhǎng)春市各代表性功能區(qū)的8個(gè)采樣點(diǎn)的采樣及檢測(cè)，得到ΣPAHs總量濃度在19.28～79.42 ng·m-3之間，BaP質(zhì)量濃度在0.12～3.20 ng·m-3之間，BaPE質(zhì)量濃度在1.17～6.71 ng·m-3之間，處于輕微污染水平。通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)所在功能區(qū)的分析表明，長(zhǎng)春市夏季大氣PM2.5中的PAHs污染在交通區(qū)及工業(yè)區(qū)較嚴(yán)重。長(zhǎng)春地區(qū)大氣中的PAHs總體上對(duì)人體沒(méi)有明顯危害，其健康風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平。