鞍山市大氣PM10中多環(huán)芳烴(PAHs)的污染特征及其來(lái)源

丁 瀟，白志鵬，韓 斌，張杰峰

南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，國(guó)家環(huán)境保護(hù)城市空氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300071

鞍山市大氣PM10中多環(huán)芳烴(PAHs)的污染特征及其來(lái)源

丁 瀟，白志鵬*，韓 斌，張杰峰

南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，國(guó)家環(huán)境保護(hù)城市空氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300071

2005年3月和8月在遼寧省鞍山市8個(gè)采樣點(diǎn)采集PM10樣品，用液相色譜-質(zhì)譜法分析了PM10上負(fù)載的11種多環(huán)芳烴(PAHs)，并探討了其分布特征和來(lái)源.結(jié)果表明:鞍山市PM10中ρ(ΣPAHs)時(shí)空變化特征顯著，冬季高于夏季，且工業(yè)區(qū)PAHs污染最嚴(yán)重;在PAHs中4環(huán)以上的組分占主導(dǎo)，冬季ρ(4環(huán)PAHs)較高，而在夏季ρ(5～6環(huán)PAHs)較高.運(yùn)用比值法和主成分分析法對(duì)PAHs來(lái)源進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)冬季的主要污染源為燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和煉鋼工業(yè)排放;夏季主要污染源為燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、生物質(zhì)燃燒排放和煉鋼工業(yè)排放等，來(lái)源較冬季復(fù)雜.機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)PAHs的貢獻(xiàn)在2個(gè)季節(jié)都較為明顯，冬季燃煤排放的貢獻(xiàn)比重明顯增加.

多環(huán)芳烴(PAHs);PM10;分布;來(lái)源分析;鞍山市

Abstract:Atmospheric PM10samples were collected at eight sampling sites in Anshan City in March and August 2005.The mass concentrations of 11 polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)loaded in the PM10samples were measured by LC/MSmethod，and distribution characteristics and sources of PAHs were discussed.The results showed that the total mass concentrations of PM10-bound PAHs varied temporally and spatially to a remarkable extent，with higher concentrations in winter than in summer，and the highest concentrations in the industrial area of Anshan City.PAHs species with four ormore rings comprised themost PAHs.Mass concentrations of four-ring PAHs were higher in winter，while mass concentrations of PAHs with five and six-rings were higher in summer.The sources of PAHs were analyzed using diagnostic ratio method and principal component analysis method.It was found that coal combustion，vehicle exhaust and steel industry emissions were three major sources of PM10-bound PAHs in winter. However，in addition to those source contributors，other sources such as biomass combustion m ight contribute to the atmospheric PM10-bound PAHs in summer.In summary，vehicle exhaust was recognized to be the most significant PAHs contributor in both summer and winter，while the contribution of coal combustion clearly increased in winter.

Keywords:PAHs;PM10;distribution;source analysis;Anshan City

長(zhǎng)期以來(lái)，大氣中PM10是我國(guó)工業(yè)城市的主要大氣污染物之一，其所載帶的多環(huán)芳烴(PAHs)對(duì)人體傷害極大，是環(huán)境中存在的一類種類多、濃度低和分布廣的有機(jī)污染物.PAHs是由2個(gè)或2個(gè)以上苯環(huán)(或具有和苯環(huán)相同結(jié)構(gòu)的5元環(huán))以稠環(huán)形式相連的有機(jī)化合物，具有致癌、致畸和致基因突變的特性.PAHs除少量來(lái)自天然植被、地質(zhì)塵埃和成巖作用外，大氣顆粒物中的絕大部分來(lái)源于人為排放，主要來(lái)自工業(yè)污染源、交通污染源和民用污染源［1］，并且不同地區(qū)來(lái)源以及各類源的貢獻(xiàn)也存在較大差異.目前，空氣顆粒物中PAHs的來(lái)源識(shí)別、控制方法和減排技術(shù)是環(huán)境工作者共同關(guān)心的課題.

遼寧省鞍山市作為東北老工業(yè)基地的一個(gè)重要鋼鐵工業(yè)城市，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上以冶金、采礦、建材、機(jī)械和化工等為主，重工業(yè)比例過(guò)高，支柱產(chǎn)業(yè)大多為高能耗、重污染行業(yè).由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口不斷增加，大氣污染問(wèn)題凸顯，長(zhǎng)期以來(lái)其首要大氣污染物為PM10.筆者以鞍山市市中心及距市中心25 km左右范圍內(nèi)的區(qū)域?yàn)橹饕O(jiān)測(cè)區(qū)，于2005年在該監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)選擇8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集 PM10樣品，并用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)技術(shù)對(duì)其上負(fù)載的PAHs進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合比值法和主成分分析法，探討了 PM10中 PAHs的污染分布特征及其可能來(lái)源，以期為大氣污染防治提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集

于2005年3月(采暖期)和8月(非采暖期)進(jìn)行采樣，每月連續(xù)采樣5天.選取鞍山市8個(gè)受體監(jiān)控點(diǎn)位，分別為監(jiān)測(cè)中心站、開(kāi)發(fā)區(qū)、鐵西、千山、深溝寺、太平、鞍鋼燒結(jié)廠和鞍鋼二煉鋼廠，其中前6個(gè)為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)國(guó)家控制點(diǎn)，后2個(gè)為在鞍山鋼鐵集團(tuán)公司(簡(jiǎn)稱鞍鋼)廠區(qū)內(nèi)增設(shè)的監(jiān)控點(diǎn).采樣點(diǎn)分布及所屬功能區(qū)見(jiàn)圖1.

采用山東青島嶗山儀器研究所生產(chǎn)的2030B型中流量智能采樣器，采集PM10樣品，同時(shí)記錄采樣期間的氣壓、溫度和采樣體積等參數(shù).顆粒物(PM10)被捕集在石英纖維膜〔Φ90 mm，(450±1)℃烘烤 2 h〕上，采樣時(shí)間為 24 h，流量為 100 L/m in.采樣完成后，將附著有顆粒物的石英纖維濾膜放入干燥器中恒重，24 h后用1/100 000精密電子天平稱量，然后置入冰箱中-4℃避光保存.

1.2 樣品前處理

將采樣后的濾膜在70℃水浴條件下索氏提取16 h，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將提取液濃縮，用氮?dú)膺M(jìn)一步濃縮，用乙腈(HPLC純)將濃縮液定容至1.00 m L，用 PVDF濾膜(0.2μm)過(guò)濾至樣品瓶中待測(cè).

1.3 樣品分析

圖1 不同功能區(qū)采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling sites in different functional districts

考慮到PAHs的毒性、其在標(biāo)識(shí)污染源方面的獨(dú)特作用以及在氣固兩相的分布情況，選擇了11種PAHs進(jìn)行測(cè)定，分別為菲(Phe)、蒽(Ant)、熒蒽(Flu)、芘(Pyr)、苝(Per)、?(Chr)、苯并［k］熒蒽(BkF)、苯并［a］芘(BaP)、茚并［1，2，3-cd］芘(IcdP)、二苯并［a，h］蒽(DahA)和苯并［g，h，i］苝(BghiP).

利用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)技術(shù)進(jìn)行測(cè)定.測(cè)試條件如下:LC-6A液相色譜儀(帶紫外檢測(cè)器)，色譜柱為L(zhǎng)C-PAH(250×4.6 mm，5 μm)，柱溫34℃，流速1.0 m L/min，波長(zhǎng)254 nm，進(jìn)樣量20μL.洗脫程序如下:初始流動(dòng)相A的溶液體積比為V(水)∶V(乙腈)=50∶50，保持A流動(dòng)相20 m in，經(jīng)過(guò)20 m in過(guò)渡到B流動(dòng)相，其溶液體積比為V(水)∶V(乙腈)=0∶100;保持B流動(dòng)相15 m in，經(jīng)過(guò)15 min恢復(fù)至A流動(dòng)相，保持A流動(dòng)相5 m in.通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的色譜峰保留時(shí)間和NIST中標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖相比進(jìn)行定性分析，利用外標(biāo)法對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定量測(cè)定.

采用標(biāo)準(zhǔn)貯備液稀釋的方法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液.各種PAHs物質(zhì)純度為95% ～99%.其中芘的標(biāo)準(zhǔn)貯備液用高純晶體溶解于優(yōu)級(jí)純苯中配制，其他10種PAHs標(biāo)準(zhǔn)貯備液為EPA610標(biāo)準(zhǔn)混合溶液(分類號(hào)48743，Supelco公司).

2 結(jié)果與討論

2.1 PM10中ρ(PAHs)的分布特征

2.1.1 ρ(ΣPAHs)特征

所選的11種 PAHs除?外，均屬于美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(US EPA)推薦優(yōu)先控制的PAHs，且均被檢出(見(jiàn)表1).

表1 監(jiān)測(cè)期間各采樣點(diǎn)的ρ(PAH s)平均值Table 1 Averagemass concentration of PAHs in heating and non-heating period at different sampling sites

鞍山市 PM10中 ρ(ΣPAHs)為1.37～815.00 ng/m3，平均值為128.00 ng/m3，最大值出現(xiàn)在冬季(采暖期)的鞍鋼燒結(jié)廠(2005年3月9日)，最小值出現(xiàn)在夏季(非采暖期)的千山(2005年8月13日).

苯并［a］芘具有強(qiáng)致癌性，因此國(guó)內(nèi)外都有相應(yīng)的大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).我國(guó)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—1996)規(guī)定，PM10中ρ(苯并［a］芘)不得超過(guò)10 ng/m3［2］.由表1可知，冬季開(kāi)發(fā)區(qū)、太平、鞍鋼燒結(jié)廠和鞍鋼二煉鋼廠4個(gè)采樣點(diǎn)的ρ(苯并［a］芘)日均值均超過(guò)GB 3095—1996，超標(biāo)率分別為16.0%，32.8%，76.9%和6.3%;夏季只有鞍鋼二煉鋼廠的ρ(苯并［a］芘)日均值超標(biāo)，超標(biāo)率為73.3%.由此可見(jiàn)，鞍山市冬季的苯并［a］芘污染較嚴(yán)重，且鞍鋼燒結(jié)廠和鞍鋼二煉鋼廠的污染更嚴(yán)重.相對(duì)于世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)1 ng/m3，所有采樣點(diǎn)的苯并［a］芘污染均超標(biāo).

2.1.2 PAHs時(shí)間分布特征

各ρ(單體PAHs)夏季為0.15～13.10 ng/m3，冬季為1.74～145.00 ng/m3，冬季明顯高于夏季(見(jiàn)圖2).監(jiān)測(cè)期間PM10中ρ(ΣPAHs)夏季平均值為44.50 ng/m3，冬季平均值為236.00 ng/m3，且ρ(ΣPAHs)與日均溫度呈明顯負(fù)相關(guān)，日均溫度越高，其值越低(見(jiàn)圖3).

圖2 PM10中11種PAHs質(zhì)量濃度的季節(jié)性分布Fig.2 Seasonal variety of 11 PAHs mass concentration in PM10

圖3 PM10中ρ(ΣPAHs)與日均溫度的關(guān)系Fig.3 Relationship between environmental temperature and total PAHs mass concentration

由圖2可看出，冬季ρ(熒蒽)明顯升高，熒蒽是由燃煤排放PAHs的代表物質(zhì)之一，可見(jiàn)燃煤是PAHs的一個(gè)主要來(lái)源，鞍山冬季采暖時(shí)間較長(zhǎng)，燃煤量較大，由此造成了PAHs排放和污染加重.同時(shí)，由于冬季機(jī)動(dòng)車?yán)鋯?dòng)燃燒效率降低，也會(huì)加大顆粒物及負(fù)載在顆粒物上PAHs的排放量［3］.

冬季容易形成逆溫層天氣，大氣擴(kuò)散能力弱，加重了PAHs污染;而夏季溫度高，強(qiáng)光照射下一些高分子量反應(yīng)活性強(qiáng)的PAHs可能會(huì)由于光化學(xué)反應(yīng)而降解增強(qiáng)，導(dǎo)致了相對(duì)較弱的源排放.當(dāng)溫度升高時(shí)，顆粒物中PAHs易通過(guò)揮發(fā)損失進(jìn)入氣相中，致使顆粒物中ρ(PAHs)降低，而溫度降低時(shí)，顆粒物中PAHs因?yàn)椴灰讚]發(fā)而較多存留于顆粒物上［4］.

2.1.3 PAHs空間分布特征

鞍山市8個(gè)采樣點(diǎn)在夏季和冬季的PAHs污染水平見(jiàn)圖4.由圖4可知，冬季(采暖期)PAHs污染水平為鞍鋼燒結(jié)廠 ＞太平＞鞍鋼二煉鋼廠＞開(kāi)發(fā)區(qū)＞鐵西＞監(jiān)測(cè)中心站＞深溝寺＞千山;夏季(非采暖期)為鞍鋼二煉鋼廠＞鞍鋼燒結(jié)廠＞鐵西＞太平＞開(kāi)發(fā)區(qū)＞監(jiān)測(cè)中心站＞深溝寺＞千山.

鞍鋼二煉鋼廠和鞍鋼燒結(jié)廠是設(shè)置在鞍山鋼鐵集團(tuán)公司(鞍鋼)廠區(qū)內(nèi)的監(jiān)控點(diǎn)，這2個(gè)采樣點(diǎn)的ρ(ΣPAHs)在冬、夏季都最高，說(shuō)明鞍山市鋼鐵冶煉造成的污染比較突出，體現(xiàn)了鞍山市鋼鐵冶煉型污染的特點(diǎn).

圖4 8個(gè)采樣點(diǎn)的ρ(ΣPAHs)分布Fig.4 The mass concentration of total PAHs at 8 samp ling sites

太平位于工業(yè)居民混合區(qū)，其冬季的PAHs污染程度超過(guò)了鞍鋼二煉鋼廠，原因可能為其工業(yè)排放和取暖燃煤排放聯(lián)合作用所致;夏季因?yàn)槿济河绊懡档?，其污染程度也相?duì)減輕.鐵西作為工商業(yè)混合區(qū)，受工業(yè)排放和機(jī)動(dòng)車尾氣排放影響較大，夏季的污染程度僅次于鞍鋼二煉鋼廠和燒結(jié)廠，而冬季由于其受燃煤排放影響變化較小，污染程度則相對(duì)較輕.監(jiān)測(cè)中心站和深溝寺均位于居民區(qū)，冬、夏季 PAHs污染都較輕，千山為對(duì)照點(diǎn)，污染程度最小.PAHs在不同功能區(qū)的總體分布:冬季為工業(yè)區(qū) ＞工業(yè)居民混合區(qū) ＞工商業(yè)混合區(qū)＞居民區(qū) ＞對(duì)照點(diǎn);夏季為工業(yè)區(qū) ＞工商業(yè)混合區(qū)＞工業(yè)居民混合區(qū)＞居民區(qū)＞對(duì)照點(diǎn).

由圖4可知，設(shè)在鞍鋼廠區(qū)內(nèi)的2個(gè)采樣點(diǎn)和其余采樣點(diǎn)在冬季的PAHs污染程度差異比夏季小，可能是冬季存在采暖燃煤排放所致.據(jù)此可判斷，冬季燃煤排放對(duì)PM10中PAHs濃度有很大貢獻(xiàn).

2.1.4 PM10中不同環(huán)數(shù)PAHs分布特征

圖5 不同環(huán)數(shù)PAH s占ΣPAHs的比例Fig.5 Percentages of PAHs with different rings

將11種單體PAHs歸一化處理后可以看出，不同環(huán)數(shù)的PAHs含量存在明顯差異.由圖5可知，含量較大的組分環(huán)數(shù)均較高，即4環(huán)以上的PAHs占絕 對(duì) 優(yōu)勢(shì)，占 ρ(ΣPAHs)的 93%，其 中ρ(4環(huán)PAHs)最高，占 ρ(ΣPAHs)的 58%; ρ(5環(huán)PAHs)和ρ(6環(huán)PAHs)相差不多;3環(huán)PAHs只占很小比例.夏季 ρ(4環(huán)PAHs)和ρ(5環(huán)PAHs)均較高，分別占ρ(ΣPAHs)的36%和32%，熒蒽為第一優(yōu)勢(shì)組分;其次為6環(huán)PAHs，占ρ(ΣPAHs)的29%;3環(huán)PAHs占3%.冬季ρ(4環(huán)PAHs)顯著增高，占ρ(ΣPAHs)的61%，苝為第一優(yōu)勢(shì)組分;ρ(5環(huán)PAHs)和ρ(6環(huán)PAHs)相近，分別占ρ(ΣPAHs)的16%和15%;3環(huán)PAHs只占8%.冬季和夏季的一個(gè)明顯差別為，冬季中低環(huán)(3～4環(huán))PAHs含量比夏季高，而高環(huán)(5～6環(huán))PAHs含量較夏季低.這與吳水平等［5］和趙淑莉等［6］得到的結(jié)論十分相似.通常高分子量即4環(huán)及其以上的PAHs主要是化石燃料高溫不完全燃燒的產(chǎn)物，由于2個(gè)季節(jié)的樣品中都富含4環(huán)及4環(huán)以上的PAHs，可分析出鞍山市大氣污染源的一個(gè)重要來(lái)源為化石燃料的高溫燃燒.

造成不同環(huán)數(shù)PAHs含量季節(jié)性變化的原因可能與污染源類型有關(guān).由圖6可知，冬季樣品中燃煤的代表物質(zhì)——熒蒽和芘的含量很高，說(shuō)明冬季燃煤源排放占有較大比重［7-8］;其次，二苯并［a，h］蒽和苯并［g，h，i］芘的含量也較高，說(shuō)明機(jī)動(dòng)車尾氣排放也有一定貢獻(xiàn)［9-10］.而夏季樣品中二苯并［a，h］蒽，苯并［g，h，i］芘和苝的含量均明顯增高，表明機(jī)動(dòng)車尾氣排放造成的污染比重夏季比冬季有所提高［9］;熒蒽和芘在夏季依然有較大含量，表明夏季仍然存在燃煤排放，但其造成的污染比重較冬季而言相對(duì)降低［7-8］.

圖6 各采樣點(diǎn)ρ(單體PAHs)占ρ(ΣPAHs)比例Fig.6 Percentage ofmass concentration of individual PAHs at different sampling sites

低環(huán)PAHs由于具有較低的亨利常數(shù)和蒸汽壓，更易進(jìn)入氣相中，因此在顆粒物中含量較少;而高環(huán)PAHs(分子量為202～278)揮發(fā)性較差，在顆粒物中含量較高［11-12］.

2.2 PM10中PAHs的來(lái)源和解析

2.2.1 比值法

大氣環(huán)境中PAHs除極少數(shù)由自然界動(dòng)植物合成以外，主要來(lái)源于煤、石油和木柴等燃料的不完全燃燒［13］.由于燃料種類和燃燒條件不同，生成的PAHs組成和相對(duì)含量也有差別.大氣中PAHs的組成受多種因素影響，包括源排放特征及強(qiáng)度、燃燒溫度、空氣/燃料比和傳輸過(guò)程中環(huán)境條件的變化等［14］，但一些 PAHs之間的相對(duì)含量往往較穩(wěn)定，因此，可以根據(jù)PAHs的特征比值來(lái)定性判斷來(lái)源.

筆者利用比值法定性辨識(shí)鞍山大氣 PM10中PAHs的污染來(lái)源.篩選7個(gè)比值(見(jiàn)表2)作為依據(jù)進(jìn)行來(lái)源識(shí)別.各采樣點(diǎn)PAHs的特征比值見(jiàn)表3.

由表 2，3可 知，在 冬 季，根據(jù) ρ(芘)/ ρ(苯并［a］芘)，ρ(菲)/ρ(蒽)，ρ(熒蒽)/ρ(芘)，ρ(茚并［1，2，3-cd］芘)/〔ρ(茚并［1，2，3-cd］芘)+ ρ(苯并［g，h，i］苝)〕4個(gè)比值，各采樣點(diǎn)的主要污染來(lái)源均可判斷為機(jī)動(dòng)車尾氣排放，包括柴油燃燒和汽油燃燒 .根據(jù)ρ(苯并［a］芘)/ρ(苯并［g，h，i］苝)判斷，除開(kāi)發(fā)區(qū)、鐵西和鞍鋼二煉鋼廠為機(jī)動(dòng)車尾氣排放(柴油燃燒)外，監(jiān)測(cè)中心站、千

山、深溝寺、太平和鞍鋼燒結(jié)廠均為燃煤排放.根據(jù)ρ(熒蒽)/〔ρ(芘)+ρ(熒蒽)〕判斷，除個(gè)別值無(wú)法歸類外，各采樣點(diǎn)的主要污染來(lái)源均可判斷為燃煤排放.由此可見(jiàn)，冬季的主要污染源為燃煤排放和機(jī)動(dòng)車尾氣排放.

表2 各種PAH s來(lái)源特征比值Table 2 Diagnostic ratios of PAHs from different pollution sources

表3 各采樣點(diǎn)特征比值Table 3 Diagnostic ratios of PAHs at different sampling sites

根據(jù)ρ(苯并［a］芘)/ρ(苯并［g，h，i］苝)判斷，夏季監(jiān)測(cè)中心站、千山、深溝寺、太平和鞍鋼燒結(jié)廠5個(gè)采樣點(diǎn)的主要污染源為燃煤排放;其余采樣點(diǎn)為機(jī)動(dòng)車尾氣排放(柴油燃燒).根據(jù)ρ(芘)/ρ(苯并［a］芘)判斷，鞍鋼燒結(jié)廠和鞍鋼二煉鋼廠的冬季比值小于1.00，為燃煤排放;其余采樣點(diǎn)為機(jī)動(dòng)車尾氣排放.根據(jù)ρ(菲)/ρ(蒽)判斷，開(kāi)發(fā)區(qū)、鞍鋼燒結(jié)廠和鞍鋼二煉鋼廠為燃煤排放;鐵西、太平和深溝寺為機(jī)動(dòng)車尾氣排放(汽油燃燒).根據(jù)ρ(熒蒽)/ρ(芘)判斷，監(jiān)測(cè)中心站、鞍鋼燒結(jié)廠和鞍鋼二煉鋼廠的主要污染源為燃煤排放，而開(kāi)發(fā)區(qū)、千山、深溝寺、太平和鐵西有石油源輸入.根據(jù)ρ(熒蒽)/〔ρ(芘)+ρ(熒蒽)〕和ρ(茚并［1，2，3-cd］芘)/〔ρ(茚并［1，2，3-cd］芘)+ ρ(苯并［g，h，i］苝)〕判斷，除鐵西的 ρ(熒蒽)/〔ρ(芘)+ρ(熒蒽)〕在汽油燃燒和焦?fàn)t之間，判斷為二者的混合排放外，其他采樣點(diǎn)都在機(jī)動(dòng)車尾氣排放的特征比值范圍內(nèi).根據(jù)ρ(苯并［a］芘)/〔ρ(苯并［a］芘)+ρ(?)〕判斷，開(kāi)發(fā)區(qū)、千山和太平為生物質(zhì)燃燒排放;其他采樣點(diǎn)則為機(jī)動(dòng)車尾氣排放(汽油燃燒或者柴油燃燒).夏季主要污染源有燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、生物質(zhì)燃燒排放和石油輸入等，來(lái)源較冬季更復(fù)雜.

2.2.2 主成分分析法

利用 SPSS軟件對(duì)鞍山市冬、夏季 PM10中的PAHs的來(lái)源進(jìn)行主成分分析，方差極大旋轉(zhuǎn)后的因子荷載矩陣見(jiàn)表4.不同的燃燒源可產(chǎn)生不同的特征化合物，因此，可以根據(jù)各組分的因子載荷結(jié)果來(lái)判斷PAHs的來(lái)源.

表4 主成分分析法因子載荷矩陣表Table 4 Rotated componentmatrix of PCA

由表4可知，冬季共解析出3個(gè)因子.因子1中芘、?和苯并［g，h，i］苝的負(fù)載較高，其中芘和?在高溫加熱中產(chǎn)生量較大，且均為燃煤排放的標(biāo)識(shí)物［17，21，28-29］，故因子1判斷為燃煤排放.因子2中苝、苯并［a］芘和茚并［1，2，3-cd］芘負(fù)載較高，其中苯并［a］芘和茚并［1，2，3-cd］芘均為汽油燃燒的標(biāo)識(shí)物［21，28］，此外，柴油燃燒的標(biāo)識(shí)物之一苯并［k］熒蒽［28，30-31］也有較高負(fù)載，則可將該因子視為機(jī)動(dòng)車尾氣排放.因子3中菲、蒽和二苯并［a，h］蒽有較高負(fù)載，其中菲和蒽是煉鋼工業(yè)排放的主要標(biāo)識(shí)物［28］，結(jié)合鞍山市的基本情況，判斷為煉鋼工業(yè)排放.

夏季共解析出4個(gè)因子.因子1中苯并［g，h，i］苝和茚并［1，2，3-cd］芘的負(fù)載較高，且均為汽油燃燒的標(biāo)識(shí)物，此外?負(fù)載也相對(duì)較高，說(shuō)明柴油車也有部分排放［32-33］，據(jù)此判斷為機(jī)動(dòng)車尾氣排放.因子2中菲和苯并［k］熒蒽負(fù)載較高，菲在高溫加熱和焚燒中產(chǎn)生量較大，此外，熒蒽的負(fù)載也相對(duì)較大，菲和熒蒽都是木質(zhì)燃燒源標(biāo)識(shí)物［17，21，28-29］，則將該因子判斷為木質(zhì)燃燒排放.因子3中芘和熒蒽負(fù)載最大，可判斷為燃煤排放［17，21，28-29］.因子4中?和苯并［a］芘負(fù)載最大，判斷為煉鋼工業(yè)排放［28］.

主成分分析的結(jié)果和比值法的結(jié)果基本相同.鞍山市PAHs的污染源主要為燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和煉鋼工業(yè)排放，其污染類型可判斷為煤煙和鋼鐵冶煉復(fù)合型污染.

3 結(jié)論

a.鞍山市 PM10中 ρ(ΣPAHs)為 1.37～815.00 ng/m3，平均值為128.00 ng/m3，其分布有顯著季節(jié)特征，冬季高于夏季;且與溫度呈明顯負(fù)相關(guān).單體PAHs也呈明顯的季節(jié)性變化.

b.PAHs在不同功能區(qū)的總體分布:冬季為工業(yè)區(qū)＞工業(yè)居民混合區(qū) ＞工商業(yè)混合區(qū) ＞居民區(qū)＞對(duì)照點(diǎn)，夏季為工業(yè)區(qū) ＞工商業(yè)混合區(qū) ＞工業(yè)居民混合區(qū) ＞居民區(qū)＞對(duì)照點(diǎn).

c.樣品中不同環(huán)數(shù) PAHs含量存在明顯差異，4環(huán)以上的PAHs占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占ρ(ΣPAHs)的93%，其中4環(huán)PAHs含量最高，占ρ(ΣPAHs)的58%;5環(huán)和6環(huán) PAHs含量相差不多，3環(huán)PAHs只占很小比例.冬季中低環(huán)(3～4環(huán))PAHs含量較高，而夏季高環(huán)(5～6環(huán))PAHs含量高.

d.運(yùn)用比值法對(duì)PAHs來(lái)源解析表明，其污染冬季主要來(lái)源于燃煤排放和機(jī)動(dòng)車尾氣排放;夏季主要來(lái)源于燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、生物質(zhì)燃燒排放和石油輸入等，較冬季更復(fù)雜.主成分分析法指出，鞍山市PM10中PAHs的冬季污染源主要為燃煤排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和煉鋼工業(yè)排放，夏季為煤煙排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、煉鋼工業(yè)排放以及木質(zhì)燃燒排放，和比值法的結(jié)果大致相同.

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Po llution Characteristics and Source Ana lysis o f PAHs in PM10in Anshan City

DING Xiao，BAIZhi-peng，HAN Bin，ZHANG Jie-feng
State Environmental Protection Key Laboratory of Urban Ambient Air Particulate Matter Pollution and Control，College of Environmental Science and Engineering，Nankai University，Tianjin 300071，China

X51

A

1001-6929(2011)02-0162-10

2010-09-16

2010-10-14

國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200709048)

丁瀟(1986-)，女，山東東阿人，nkdingxiao@gmail.com.

*責(zé)任作者，白志鵬(1969-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，教授，博士，博導(dǎo)，主要從事城市空氣污染控制研究，zbai@nankai.edu.cn