伊寧市夏季PM2.5載帶多環(huán)芳烴污染特征及來源解析

胡　鋒 ，王興磊 ，趙　晶

（1. 伊犁師范學院 污染物化學與環(huán)境治理重點實驗室，新疆 伊寧 835000；2. 伊犁州環(huán)境監(jiān)測站 監(jiān)測分析室，新疆 伊寧 835000；3. 伊寧市環(huán)境監(jiān)測站 監(jiān)測分析室，新疆 伊寧 835000）

1　材料與方法

1.1　樣品采集

樣品采集地點選擇有代表性的5個采樣點. 3個為商業(yè)區(qū)樣品采集點，交通便利，人口稠密. 2個郊區(qū)樣品采集點，村莊與農田交錯，人員分散而居. 本研究夏季采樣周期為2016年6—8月. 提前將玻璃纖維濾膜放入馬弗爐中450 ℃高溫烘烤5 h，以去除有機物干擾. 冷卻至室溫后取出，放入干燥器中平衡24 h稱重. 用智能中流量100 l/min的PM2.5切割頭進行采樣，從早上12點到第二天12點更換一次濾膜，采集濾膜46個，放入藥品穩(wěn)定實驗箱（溫度20～23 ℃，濕度35%～40%）中恒溫恒濕平衡24 h，用精度為1 μg的電子天平測定PM2.5濃度值.

1.2　樣品前處理及分析測定

用剪刀將采樣濾膜小心剪碎后，放入10 ml 的玻璃管中，分別用5 ml二氯甲烷和5 ml甲醇溶劑，各超聲抽提30 min，將2次抽提液合并后，用高純N2吹至1 ml，待用. 加入內標化合物：萘－D8、菲－D10. 用氣相色譜－質譜聯(lián)用儀測定16種優(yōu)控制的PAHs（見表1）. 16種PAHs的定性與定量由Agilent7890A型氣相色譜儀和Agilent5975C質譜儀完成，色譜柱為HP－5MS型(60 m×0.25 mm×0.25 μm)，升溫程序為∶柱溫70 ℃保持2 min，然后以10 ℃/min的速度升溫至180 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min的速度升溫至220 ℃，保持20 min. 載氣為高純He氣(99.999%)，流速設定為1.0 ml/min.

1.3　質量保證與控制（QA/QC）

在研究過程中，檢測實驗室空白濾膜和全程序空白濾膜，均未有目標化合物. 濾膜透光性測試：采樣前將每張空白濾膜放在聚光燈下，檢查是否有光斑透過. 空白濾膜加標：將空白濾膜分別加PAHs混合標樣和內標物，與實際樣品相同步驟進行分析. 基質加標：取實際樣品濾膜分別加一定濃度的PAHs混合標樣和內標物，與空白濾膜加標相同的步驟. 空白加標和基質加標回收率都在60%～130%之間.

2　結果與討論

2.1　PM2.5載帶PAHs的污染水平

分析伊寧市5個采樣點的46個PM2.5樣品中PAHs的濃度結果見表1. 由表1可知，除苊烯、二氫苊和蒽外，有13種PAHs在伊寧市大氣顆粒物PM2.5中檢出.

根據(jù)確定的色譜條件，利用質譜法進行定性，對采集的伊寧市夏季大氣PM2.5中PAHs的濃度進行定量分析. 伊寧夏季市區(qū)和郊區(qū)PAHs質量濃度分別為16.5 ng/m3和13.9 ng/m3，高于常州市（7.59 ng/m3，2013年）[7]，低于貴陽市（25.2 ng/m3，2013年）[1]、南昌市（34.5 ng/m3，2007年）[8]等省會城市. 采樣期間不同環(huán)數(shù)的PAHs在顆粒物PM2.5上的分布存在差異，茚并[1，2，3－cd]芘、二苯并[a，h]蒽、苯并[g，h，i]苝3種屬于4～5環(huán)多環(huán)芳烴，平均濃度分別為2.12，2.15和1.89 ng/m3，是主要成分，占總濃度的39.9%. 市區(qū)PAHs污染物中，以分子量大且不易揮發(fā)的4～5環(huán)化合物為主，具有顯著的PAHs燃油特征. 這是因為伊寧市氣候屬于大陸性中溫帶半干燥氣候，夏季溫度較高且干燥，具有較好的氣象擴散條件. 較強紫外輻射使得PAHs中環(huán)揮發(fā)性強的低環(huán)PAHs降解，揮發(fā)性小的高環(huán)所占比例較高，這與董繼元[9]、李淑賢[10]等學者的研究結果接近. PM2.5載帶PAHs的污染總體處于較低水平，與近年來伊寧市政府及有關部門采取了一系列減排措施有關，如居民住宅區(qū)實行天然氣戶戶通，餐廳、商戶大力推廣固體甲醇等清潔燃料的使用，對車輛實行環(huán)保綠色標志管理等.

表1　伊寧市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的濃度

續(xù)表1

由表1也可看出，功能區(qū)之間有差異，但是差異并不大. 從PAHs總量來看，開發(fā)區(qū)、南環(huán)路和某居民區(qū)(市區(qū))＞西郊兩個村(郊區(qū)). 通過采樣期間實地污染源調查分析，開發(fā)區(qū)、南環(huán)路和某居民區(qū)采樣點位于市中心，均為伊寧市內最重要的交通干道，人口密集區(qū)，可能造成PAHs的含量相對最高. 西郊兩個村采樣點地處伊寧市遠郊，居民區(qū)以低矮平房為主，有助于污染物擴散，加之來往車輛、行人較少，周圍樹木及農作物覆蓋率高，大氣中的污染物易被有效清除，可能造成PAHs含量相對最低.

“果果你出去。”爸爸命令道。我沖著果果嚷嚷：“誰要你假惺惺?！惫匀挥蒙眢w護著我，我一把推開她，誰知她被身后的桌腿絆倒，倒在地上，額頭撞在了床頭柜上。爸爸放開我去扶果果，果果額頭上竟?jié)B出了血漬，她眼睛里通紅，嘟著嘴央求道：“爸爸不要打凍凍，爸爸不要打凍凍……”爸爸扶著果果走出門，我扭過頭，不看她。

2.2　PM2.5中PAHs的來源分析

2.2.1　比值法

根據(jù)相關文獻，不同種類燃料和燃燒方式的不同會導致生成不同的PAHs，相對含量也差異較大. 因此將BaA/(BaA＋Chr）、BaP/BghiP和IcdP/BghiP的比值用于判別大氣顆粒物PM2.5中PAHs的來源，BaA/(BaA＋Chr）大于0.35，PM2.5中PAHs來源以燃燒為主. BaP/BghiP在0.4～0.5之間為液化石油源[11－12]. 由于IcdP存在于石油中，通常用IcdP/BghiP比值來判斷機動車燃料的類型，其中0.6～1.5為汽油車[13]. 本研究中，伊寧市區(qū)PM2.5中IcdP/BghiP特征比值為0.97，BaA/(BaA＋Chr）比值為0.76，BaP/BghiP比值為0.49. 據(jù)有關部門統(tǒng)計，截至2015年末，市區(qū)機動車已經突破10萬輛，而且每月仍以上千輛的速度增加，由此可見，汽油車尾氣排放與伊寧市夏季大氣顆粒物PM2.5中PAHs有著密切關系.

2.2.2　主成分分析用于PAHs源解析

目前，主成分分析在污染源定量解析研究方面已經被廣泛應用[14－16]. 本研究使用SPSS19.0對數(shù)據(jù)進行主成分分析，將原始數(shù)據(jù)作為因子分析的變量代入模型，并利用最大方差旋轉法進行極大旋轉后得到表2，圖1為碎石圖. 由表2可知，在市區(qū)，因子1中INP的負載最高，其次是DBA、BaA、PHE. 其中高載荷的INP與交通污染源排放有關，INP是汽油車尾氣的代表產物[17]，PHE被認為來源于尾氣的擴散[15]. 故因子1是車輛排放源. 而BaA在天然氣燃燒排放物中的含量很高，因此，因子2為天然氣燃燒排放源. 因子3中BghiP的負載較高，BghiP在柴油燃燒中會大量產生，同時BghiP是柴油車輛源重要指示性物質[18]，南環(huán)路為允許大型重型車輛通過路段，符合柴油燃燒的特征. 將各污染源的唯一標識物代入SPSS軟件，計算得出市區(qū)汽油燃燒、柴油燃燒排放源、天然氣燃燒排放源，貢獻率分別為52%，14%和27%.

圖1　伊寧市夏季大氣 PM2.5中 PAHs 的因子分析碎石圖

郊區(qū)因子1中高載荷的INP與市區(qū)相近，郊區(qū)汽車數(shù)量比市區(qū)少很多，但存在大量摩托車、三輪車等燃油便利工具，燃油尾氣是郊區(qū)排放源之一. 因子2中DBA的負載很高，DBA是烹飪及加熱的代表化合物，考慮到采樣點附近是成片居民區(qū)，因此將此因子定為燃煤和加熱型(以烹飪?yōu)橹?混合污染源，車輛尾氣排放和混合污染源是郊區(qū)污染主要排放源. 車輛尾氣排放和混合污染源貢獻率分別為47%和45%.

表2　采樣點的極大旋轉后的因子載荷矩陣

3　結論

1）用超聲萃?。瓪庀嗌V－質譜法對伊寧市夏季大氣PM2.5中的16種PAHs進行了定量分析，結果表明，伊寧市夏季大氣PM2.5中PAHs濃度處于較低水平，市區(qū)和郊區(qū)PAHs質量濃度分別為16.5 ng/m3和13.9 ng/m3，市區(qū)濃度略高于郊區(qū).

2)分別運用比值法和主成分分析法，對伊寧市夏季大氣PM2.5中PAHs的來源進行初步分析，結果表明伊寧市夏季大氣細小顆粒物PM2.5中PAHs的主要來源為機動車尾氣排放和居民烹飪，且機動車尾氣排放大于烹飪.

3）后續(xù)工作將對空氣質量影響較大的采暖期進行樣品采集，利用大量數(shù)據(jù)結果對伊寧市大氣PM2.5中的PAHs進行更為細致的定量源解析工作，為持續(xù)推動綠色能源和節(jié)能減排工作提供科學依據(jù).

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