PDF《武汉市大气 PM2 5 中多环芳烃的分布特征及来源》

第31 卷第4期2018 年4月环境科学研究Research of Environmental Sciences Vol.

31?No.4 Apr.?2018 收稿日期: 2017~10~12 修订日期: 2017~12~21 作者简介: 李宽(1992~)?男?湖北黄冈人?likuan@ whut.edu.cn. ?责任作者?周家斌(1972~)?男?湖北武汉人?教授?博士?博导?主要从事大气环境化学和环境材料研究?jbzhou@ whut.edu.cn 基金项目: 国家自然科学基金项目(No.41173092) Supported by National Nature Science Foundation of China(No.41173092) 李宽?周家斌?袁畅?等.武汉市大气 PM2?

5 中多环芳烃的分布特征及来源[J].环境科学研究?2018?31(4):648~656. LI Kuan?ZHOU Jiabin?YUAN Chang?et al.Characteristics and source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbons in atmospheric PM2?

5 of Wuhan City? China[J].Research of Environmental Sciences?2018?31(4):648~656. 武汉市大气 PM2?

5 中多环芳烃的分布特征及来源 李宽? 周家斌? ? 袁畅? 邵轩? 黄凡武汉理工大学资源与环境工程学院? 湖北 武汉

430070 摘要: 为研究武汉市大气质量状况?在武汉市 ID(工业区)、DT(中心城区)、BG(植物园)设3个采样点?连续

1 a 同步采集了大 气中的 PM2? 5(细颗粒物)样品?并研究了其中 PAHs(多环芳烃)的质量浓度、来源和健康风险. 结果表明?武汉市 ID、DT、BG 采样 点的 ρ(PAHs)年均值分别为(75? 60±28? 12)(59? 77±22? 81)(24? 27±9? 15) ngMm3 ?并呈冬季最高、夏季最低的季节性变化趋势. PMF(正定矩阵因子分析)结果显示?ID、DT、BG 采样点的 PAHs 的主要来源分别为燃煤和扬尘(35%和33%)、机动车和扬尘 (30%和34%)、机动车和木质燃烧(33%和32%)?在ID 和DT 采样点?扬尘对大气颗粒物中 PAHs 的贡献都很大?而燃煤和木质 燃烧分别是 ID 和BG 采样点 PAHs 的重要来源?在3个采样点中?机动车对颗粒物中 PAHs 贡献都较大?尤其是 DT 和BG 采样 点?机动车的贡献都超过 30%. 利用后向轨迹模型分析采样期间武汉市的气团来源?并结合每天的 ρ(PAHs)发现?不同聚类气团 对应的ρ(PAHs)差异很小?表明区域传输对武汉市 PAHs 贡献不大. 通过武汉市大气颗粒物中 PAHs 吸入风险评估发现?武汉市 PAHs 的吸入风险范围在 10-7 ~10-5 之间?ID 和DT 采样点的部分人群的吸入风险稍高于安全范围(10-6 以下)?有潜在的致癌风险. 关键词: 多环芳烃? 正定矩阵因子分析? 后向轨迹? 风险评估 中图分类号: X513 文章编号: 1001~6929(2018)04~0648~09 文献标志码: A DOI: 10? 13198Mj? issn? 1001~6929? 2017? 04?

20 Characteristics and Source Apportionment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Atmospheric PM2?

5 of Wuhan City? China LI Kuan? ZHOU Jiabin? ? YUAN Chang? SHAO Xuan? HUANG Fan School of Resources and Environmental Engineering? Wuhan University of Technology? Wuhan 430070? China Abstract: Fine particle (PM2?

5 ) samples were collected simultaneously at three sites in Wuhan City for one year in an industrial area (ID)? downtown area (DT)? and botanical gardens (BG). The spatiotemporal variations and sources of PAHs were studied by the health risk estimation. The highest annual average concentration of PAHs was found to be (75? 60±28? 12) ngMm3 at ID site while the lowest one was observed in the BG site with an average of (24? 27±9? 15) ngMm3 . The annual average concentration of PAHs in DT site was (59? 77± 22? 81) ngMm3 . Additionally? the concentrations of PAHs exhibited a clear season pattern across all sites? with the highest values occurring during wintertime and the lowest values occurring in summer. Positive matrix factorization (PMF) model revealed that coal combustion and dust (35% and 33%)? vehicle exhaust and dust (30% and 34%)? vehicle exhaust and wood burning (33% and 32%) were the primary contributors at ID? DT? and BG sites? respectively. Dust had a great impact at ID and DT sites? coal combustion had the largest impact at ID? while wood burning had a great impact at BG. It noteworthy that vehicle exhaust was a major contributor to PAHs at all sites? especially at ID and DT? which contributed more than

30 percent of total PAHs. Backward trajectory analysis accompanied with daily PAHs concentrations was used to investigate the transport pathway of air masses arriving at Wuhan. Given the PAHs concentrations were comparable in different trajectories? it can be concluded that regional transport of air mass has insignificant contributions to the PAHs in Wuhan. In addition? health risk assessment indicated the inhalation risk of PAHs was 10-7 ~10-5 ? which was slightly higher than the safe criteria of 10-6 ? illustrating the potential cancer risk of PAHs inhalation in Wuhan City. Keywords: PAHs? PMF? backward trajectory analysis? risk assessment 第4期李宽等:武汉市大气 PM2?

5 中多环芳烃的分布特征及来源 PM2?

5 是影响空气质量的重要指标之一?在我国 很多城市?大多数污染天气的首要污染物都是 PM2?

5 . 高浓度的 PM2?

5 不仅会对人体的健康产生不利影 响[1~2] ?还能降低大气能见度? 导致灰霾频发[3~4] . PAHs(多环芳烃) 是PM2?

5 中一类复杂的有机化合 物?分子中包含有两个或两个以上苯环组成的稠环结 构[5] ?主要是由化石燃料的不完全燃烧或高分子有 机物热解形成. 作为大气气溶胶中一类常见的化合 物?PAHs 除了一些自然源(如火山喷发和森林火灾 等)外?也来源于人类的生产活动(如工业生产、交通 运输、生物质燃烧、垃圾焚烧等[6~8] ). 研究[9] 表明?大 气颗粒物中的 PAHs 不仅来源于本地排放?也有区域 传输的影响?Streets 等[10] 发现?夏季北京周边地区对 北京 PM2?

5 的贡献达 34%?一些特殊天气甚至达到 70%?另外大气中 PAHs 过高对人体健康有一定危 害?同时 部分PAHs 具有致癌性[11~12] . 因此? 对于PAHs 的来源以及危害程度的研究是十分必要的. 目前?国内对 PAHs 的研究很多?特别是京津冀、 长三角、珠三角地区[13~16] ?其他地区相对有所不足. 武汉是中国中部地区的重要城市?同时空气质量状况 不容乐观. 该研究选择武汉市

3 个典型区域(雄楚大 道鉴湖段、青山工人村、磨山植物园)?同步采集了1 a 的PM2?

5 样品?并研究了其中 PAHs 的时空分布、来源 和健康风险?以期为武汉市空气污染控制提供基础的 数据支持.

1 材料与方法 1?

1 样品采集 该研究的样品来自

3 个采样点?分别位于青山工 人村的 ID(工业区)?位于雄楚大道鉴湖段的 DT(中 心城区)以及位于东湖磨山的 BG(植物园). ID 采样点的采样器位于一栋楼的楼顶?距地面 约8m?在青山工业区有武汉钢铁集团公司、中国第 一冶金建设公司、武汉石油化工厂等工业机构?另外? 华中地区的一个大型火力发电厂华能发电厂?位于采 样点东北部约

13 km 处. DT 采样点位于武汉理工大 学鉴湖校区南门?距离雄楚大道约

50 m?采样器在一 栋楼楼顶?离地面高度约

8 m?雄楚大道是武汉市城 区主要交通道路之一?DT 采样点位于商业居住混合 区. BG 采样点位于东湖磨山植物园内?紧邻东湖?右 侧是中科院武汉植物园? 采样器离地面高度约为

10 m?植物园内无明显的污染物排放?污染气体主要 来自于周围区域的扩散?作为清洁对照点.

3 个采样 点的设置有助于从空间尺度上研究武汉市不同功能 区的空气污染情况. 采样器 是中流量PM2? 5........