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    石家莊市采暖期與非采暖期PM2.5 中多環(huán)芳烴的來源解析及健康風(fēng)險評價*

    2022-07-08 03:06:28唐大鏡孫成瑤陳鳳格趙川關(guān)茗洋
    氣象學(xué)報 2022年3期
    關(guān)鍵詞:中多環(huán)采暖期石家莊市

    唐大鏡 孫成瑤 陳鳳格 趙川 關(guān)茗洋

    1.石家莊市疾病預(yù)防控制中心,石家莊,050011

    2.華北理工大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院,唐山,063210

    3.中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康研究基地(石家莊),石家莊,050011

    4.石家莊市第四醫(yī)院,石家莊,050011

    1 引言

    隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展,區(qū)域霧、霾頻發(fā),空氣污染問題備受關(guān)注??諝鈩恿W(xué)直徑小于2.5 μm 的大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)是引起霾的主要成分之一,其組分非常復(fù)雜(孟川平等,2013)。其中,易富集到PM2.5中的多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)對人體具有較強的致癌、致畸、致突變作用(Kim,et al,2013)。研究(Kim,et al,2013;Menzie,et al,1992)表明,多環(huán)芳烴暴露可能會增加患肺癌、膀胱癌和皮膚癌等疾病的風(fēng)險。多環(huán)芳烴主要來源于煤、石油、煙草、木材等有機物不完全燃燒以及大氣污染物與環(huán)境中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)所生成的二次污染物(Lin,2015;張健等,2016;Yan,et al,2019)。研究(Zhu,et al,2009)發(fā)現(xiàn),高分子量的多環(huán)芳烴比低分子量的多環(huán)芳烴致癌作用更強。機動車尾氣排放會產(chǎn)生大量的高分子量多環(huán)芳烴(如InP、BghiP),作為多環(huán)芳烴中唯一具有中國環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)污染物BaP 在其中占較高的比例(Li,et al,2019;Masih,et al,2019);煤炭燃燒產(chǎn)生的多環(huán)芳烴以低分子量居多(Bragato,et al,2012;Li,et al,2016)。因此,機動車排放的多環(huán)芳烴對人體造成的危害可能會更大。

    目前,對比中外大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),中國的污染比歐美等發(fā)達國家嚴(yán)重,且各地區(qū)多環(huán)芳烴的分布特征及其來源不同(李峣等,2013)。近年來,中國學(xué)者的研究主要集中在京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等地區(qū)(Chen,et al,2011;Bi,et al,2003;劉波等,2020),其中京津冀地區(qū)的研究多關(guān)注北京(李杏茹等,2008;李曉等,2021;趙巖等,2019)、天津(王辰等,2020;Li,et al,2011)。

    河北省石家莊市地處環(huán)渤海灣經(jīng)濟區(qū),擁有豐富的能源和礦產(chǎn)資源,是京津冀地區(qū)重要的工業(yè)城市,隨之而來的空氣污染問題備受關(guān)注。《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》(中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部等,2020)顯示,石家莊市多次在中國環(huán)境空氣質(zhì)量城市排名中位列后3 位。近年來,該市空氣污染問題雖有所改善,但狀況仍不容樂觀,尤其采暖期(11 月—翌年3 月)PM2.5污染程度明顯重于非采暖期(李秋芳等,2020)。分析不同時期PM2.5的化學(xué)組成、變化規(guī)律以及對人體健康的影響對今后空氣污染控制具有重要意義。本研究采集石家莊市2017—2019 年每月大氣PM2.5樣品,分析采暖期與非采暖期PM2.5中多環(huán)芳烴的污染水平及組成特征,利用特征比值法和主成分分析法識別多環(huán)芳烴的來源,并采用健康風(fēng)險評估模型及預(yù)期壽命損失評估多環(huán)芳烴對人群的健康風(fēng)險,以期為進一步探討石家莊市大氣PM2.5污染防治和人群健康防護提供參考依據(jù)。

    2 材料和方法

    2.1 樣品采集

    根據(jù)石家莊市歷年P(guān)M2.5污染濃度水平、主導(dǎo)風(fēng)向、人口密度、城市發(fā)展及氣象條件等因素,選擇污染物濃度相對較低的長安區(qū)和相對較高的裕華區(qū),設(shè)置2 個采樣點(采樣點A(38.05°N,114.5°E)、采樣點B(38.03°N,114.56°E))(圖1),采樣器安裝在建筑物頂部,采樣高度均為14.5 m。使用TH-150D 型中流量大氣細(xì)顆粒物采樣器(武漢天虹儀器有限公司)和玻璃纖維濾膜(沃特曼,美國),于2017 年1 月—2019 年12 月每月10—16 日采集7 d的PM2.5樣品(雨、雪天除外),采樣流量為100 L/min,時長為22 h。采樣前用鋁箔將玻璃纖維濾膜包好,并留有開口,放入馬弗爐中400℃下加熱5 h,以去除有機物及增加濾膜韌性。將濾膜放在恒溫(溫度20—30℃)恒濕(相對濕度35%—45%)箱中平衡至少24 h,使用電子天平(分度值0.001 mg,型號MSA66S-OCE-DF,賽多利斯,德國)準(zhǔn)確稱量。采樣結(jié)束后再對濾膜進行平衡和稱重,并置于-15℃冰箱冷凍保存。

    圖1 石家莊市大氣PM2.5 采樣點位置Fig.1 Location of sampling site for PM2.5 in Shijiazhuang

    2.2 樣品分析

    參照HJ 646—2013《環(huán)境空氣和廢氣氣相和顆粒物中多環(huán)芳烴的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》(環(huán)境保護部等,2013a),采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GCMS,安捷倫,美國)測定優(yōu)先控制的16 種多環(huán)芳烴(Lammel,et al,2009),包括萘(NaP)、苊(Ace)、苊烯(Acy)、芴(Fl)、菲(Phe)、蒽(Ant)、熒蒽(Flu)、芘(Pyr)、?(Chry)、苯并[a]蒽(BaA)、苯并[b]熒蒽(BbF)、苯并[k]熒蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)、茚并[1,2,3-cd]芘(InP)、苯并[g,h,i]苝(BghiP)。

    2.3 質(zhì)量控制

    2.4 統(tǒng)計學(xué)分析

    PM2.5及多環(huán)芳烴濃度按采暖期、非采暖期進行分析,濃度低于檢出限的物質(zhì)均采用其檢出限的1/2 進行賦值。采用SPSS 軟件23.0 版本進行統(tǒng)計分析,經(jīng)正態(tài)性檢驗所得數(shù)據(jù)均不符合正態(tài)分布,以質(zhì)量濃度中位數(shù)(25%分位數(shù),75%分位數(shù))即M(P25,P75)形式進行統(tǒng)計描述。2 個獨立樣本比較用Mann-WhitneyU檢驗,多個獨立樣本比較用Kruskal-WallisH檢驗,檢驗水準(zhǔn)α=0.05(雙側(cè))。

    3 結(jié)果與討論

    3.1 大氣中PM2.5 及多環(huán)芳烴污染水平

    石家莊市大氣PM2.5及其中的多環(huán)芳烴的濃度如表1 所示。采樣期間,該市PM2.5年均濃度為78.00(57.00,124.00)μg/m3,是GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(環(huán)境保護部等,2016)中二級標(biāo)準(zhǔn)年均限值(35.00 μg/m3)的2.23 倍。16 種優(yōu)先控制的多環(huán)芳烴中,除NaP 外其余均有檢出,多環(huán)芳烴總濃度平均水平為40.65(27.23,56.11)ng/m3,高于北京(朱婷婷等,2020)、西安(雷佩玉等,2020)、鄭州(董喆等,2020)等城市。此外,BaP 作為中國環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測明確的單體,其濃度(5.64 ng/m3)約為國家二級標(biāo)準(zhǔn)限值(0.001 μg/m3)的5.64 倍,遠高于人群可接受水平。多環(huán)芳烴平均水平均呈采暖期(11 月15 日—翌年3 月15 日)高于非采暖期(P<0.05),與保定(韓金保等,2020)、長春(李娜等,2021)等城市PM2.5中多環(huán)芳烴污染水平分析的結(jié)果相似。采暖期Flu、Pyr 濃度較非采暖期高,而BkF、InP、BghiP 濃度在非采暖期顯著高于采暖期(P<0.05)??赡苡捎诒狈匠鞘卸竟┡济毫看蠓仍黾?,導(dǎo)致作為煤炭燃燒標(biāo)志組分的Flu、Pyr 濃度在采暖期較高;該市機動車保有量逐年增多,且春、秋季為出行旺季,機動車尾氣的排放隨之增多,是BkF、InP、BghiP 濃度在非采暖期較高的原因(齊靜文等,2021)。

    表1 采暖期與非采暖期大氣PM2.5(μg/m3)及其中多環(huán)芳烴組分(ng/m3)濃度Table 1 Mean PAHs concentrations(ng/m3)and PM2.5(μg/m3)during heating and non-heating periods

    3.2 多環(huán)芳烴的組成特征

    采暖期與非采暖期大氣PM2.5中多環(huán)芳烴單體濃度及環(huán)數(shù)分布如圖2a 所示。采樣期間,多環(huán)芳烴單體中含量最高的為BaP,其濃度平均水平為5.64(0.73,8.01)ng/m3,其次為BkF、BbF、Chry。采暖期多環(huán)芳烴單體中Flu、Pyr、BbF 的含量較高,提示該市采暖期影響PM2.5中多環(huán)芳烴濃度的重要因素為煤炭燃燒(Zheng,et al,2000)。在非采暖期,BbF、BkF、BaP、DahA 含量較高,BbF、BkF 屬于燃煤產(chǎn)生的多環(huán)芳烴(夏冰心等,2020),BaP、DahA為汽油車尾氣排放的標(biāo)志物(李晶等,2019;Martellini,et al,2012),表明燃煤和機動車尾氣排放是非采暖期多環(huán)芳烴的主要污染來源。

    由圖2b 可見,石家莊市大氣PM2.5中不同環(huán)數(shù)的多環(huán)芳烴單體占比在采暖期與非采暖期有所不同,采暖期間為4 環(huán)(41.25%)>5 環(huán)(32.87%)>2—3 環(huán)(15.58%)>6 環(huán)(10.30%),而非采暖期為5 環(huán)(40.90%)>4 環(huán)(31.35%)>6 環(huán)(18.11%)>2—3 環(huán)(9.64%)。已有研究發(fā)現(xiàn),2—3 環(huán)的多環(huán)芳烴單體主要來源于石油類污染或天然成巖過程(陳剛等,2015),煤和生物質(zhì)的低溫燃燒過程中會產(chǎn)生大量4 環(huán)的多環(huán)芳烴(Kong,et al,2015),而5 環(huán)和6 環(huán)的多環(huán)芳烴主要來自于機動車尾氣(陳璋琪,2019)。不同環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴單體占比顯示,該市采暖期中多環(huán)芳烴主要來源于燃煤,而機動車尾氣的排放則是非采暖期多環(huán)芳烴的主要來源。與董喆等(2020)對鄭州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染特征分析的結(jié)論基本一致。在整個采樣期間,不同環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴單體占比呈5 環(huán)(38.16%)>4 環(huán)(34.73%)>6 環(huán)(15.45%)>2—3 環(huán)(11.67%)的特征,與北京(董小艷等,2018)、長春(張藝璇等,2020)等地區(qū)的研究結(jié)果相似。通過對多環(huán)芳烴的組成特征分析,推測石家莊市采樣期間大氣PM2.5中多環(huán)芳烴主要來源于煤炭燃燒和機動車尾氣排放。

    圖2 2017—2019 年石家莊市采暖期與非采暖期大氣PM2.5 中多環(huán)芳烴單體濃度及環(huán)數(shù)分布(a)、不同環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴單體占比情況(b)Fig.2 Monomer concentration and number distribution(a)and different number distribution(b)of PAHs in PM2.5 in heating and non-heating period of 2017—2019

    3.3 多環(huán)芳烴來源解析

    3.3.1 特征比值法

    大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的來源受多種因素影響,如燃料種類、燃燒條件等,但其相對含量較穩(wěn)定。因此,該研究采用特征比值法,即通過計算BaA/(BaA+Chry)、Flu/(Flu+Pyr)、Ant/(Ant+Phe)和InP/(InP+BghiP)(均為濃度比,下同)對多環(huán)芳烴主要污染源進行識別(Mancilla,et al,2016;張藝璇等,2020)。

    由表2 可見:采暖期BaA/(BaA+Chry)、Flu/(Flu+Pyr)、Ant/(Ant+Phe)和InP/(InP+BghiP)比值分別為0.42、0.53、0.59、0.52,依據(jù)參考值判定多環(huán)芳烴主要來源于煤和生物質(zhì)的燃燒,同時機動車排放源也不容忽視;非采暖期BaA/(BaA+Chry)、Flu/(Flu+Pyr)、Ant/(Ant+Phe)和InP/(InP+BghiP)比值分別為0.40、0.49、0.92、0.43,說明石油燃燒和機動車排放是非采暖期多環(huán)芳烴的主要來源(張藝璇等,2020)。特征比值法分析結(jié)果表明石家莊市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴主要來源于燃煤和汽車尾氣的排放,但采暖期和非采暖期的主要污染源不同,提示相關(guān)部門應(yīng)在不同時期采取對應(yīng)的措施來減輕大氣PM2.5及其多環(huán)芳烴的污染。

    本文考慮到主客觀賦權(quán)法存在的缺點與不足,立足于主客觀結(jié)合賦權(quán)方法的現(xiàn)狀,采用層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合的賦權(quán)方法,確定了汾河流域節(jié)水灌溉水平綜合評價體系中各個指標(biāo)的綜合權(quán)重,將專家的經(jīng)驗知識和各個數(shù)據(jù)信息充分結(jié)合,既體現(xiàn)了專家的個人意向,實現(xiàn)了專家個人偏好的合理表達,又能反映指標(biāo)的客觀特性,具有較強的實用性和可操作性。可為相關(guān)評價體系指標(biāo)權(quán)重的確定提供參考。

    表2 2017—2019 年石家莊市PM2.5 中多環(huán)芳烴的特征比值Table 2 Characteristic ratios of PAHs in PM2.5

    3.3.2 主成分分析法

    特征比值法只能提供多環(huán)芳烴的潛在來源,不能提供污染源的貢獻率。為了更好地識別不同時期多環(huán)芳烴的主要排放源及其貢獻,采用主成分分析法做進一步解析。文中采用KMO-Bartlett 球形檢驗判定各變量相關(guān)是否顯著,經(jīng)檢驗采暖期與非采暖期KMO 值分別為0.841、0.869,且P<0.001。表明多環(huán)芳烴數(shù)據(jù)適合進行因子分析,因子荷載結(jié)果如表3 所示。

    由表3 可見:采暖期共提取出3 個特征值大于1 的因子,共解釋了90.21%的來源。因子1 中Phe、Ant、Flu、Pyr、Chry、BaA、BbF、BkF、BaP、DahA、InP、BghiP 的載荷較大,其中Ant、Flu、Pyr、Chyr、BaA、BbF、BaP 是燃煤排放的標(biāo)志物(齊靜文等,2021;Bragato,et al,2012;Li,et al,2016),而BkF、DahA、InP、BghiP 是柴油和汽油類機動車尾氣排放的標(biāo)志性組分(Bourotte,et al,2005),因此,因子1 可判斷為燃煤和機動車尾氣排放的混合源;因子2 和3 中,與生物質(zhì)燃燒活動有關(guān)的Acy、Ace 載荷較大(Kulkarni,et al,2000),故因子2 和3 均被識別為生物質(zhì)燃燒源。非采暖期共提取出4 個特征值大于1 的因子,共解釋了81.58%的來源。Acy、Pyr、Chry、BaA、BbF、BkF、DahA、BghiP 在因子1 中載荷較大,代表燃煤、機動車排放以及生物質(zhì)燃燒的混合源;InP 在因子2、3 中載荷較大,則判斷因子2 和3 均為機動車尾氣排放源;Ant 在因子3 中載荷較大,表征燃煤源。主成分分析結(jié)果表明石家莊市采暖期PM2.5中多環(huán)芳烴主要來源于煤的燃燒,而機動車尾氣排放則是非采暖期多環(huán)芳烴的主要污染來源。與段二紅等(2017)研究結(jié)論一致,石家莊市多環(huán)芳烴來源表現(xiàn)為燃煤和機動車排放混合特點。表明石家莊市PM2.5中多環(huán)芳烴受人為活動影響較大。

    表3 2017— 2019 年石家莊市采暖期與非采暖期PM2.5 中多環(huán)芳烴的主成分分析Table 3 PCA loading factors for PAHs in PM2.5 in heating and non-heating periods

    3.4 健康風(fēng)險評價

    3.4.1 致癌等效濃度

    在16 種多環(huán)芳烴中毒性最強、最具代表性的是BaP,其為多環(huán)芳烴中唯一具有中國環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)污染物(陳瑞等,2019)。該研究參考Yassaa等(2001)將多環(huán)芳烴混合濃度轉(zhuǎn)化成BaP 致癌等效濃度,以BaP 為參照計算多環(huán)芳烴的總致癌等效濃度(Toxic Equivalent Quantity,TEQ),計算公式

    式中,TEQ 為16 種多環(huán)芳烴的總毒性等效濃度,單位ng/m3;Ci為大氣多環(huán)芳烴中組分i的濃度,單位ng/m3;TEFi為大氣多環(huán)芳烴中組分i相對于BaP的毒性等效因子。其中NaP、Ace、Acy、Fl、Phe、Flu、Pyr 的 TEF 為 0.001,Ant、BghiP、Chry 的TEF 為0.01,BaA、BbF、BkF、InP 的TEF 為0.1,BaP、DahA 的TEF 為1(黃季維等,2020)。

    文中,TEQ 在采暖期的平均濃度為8.24(3.02,23.73)ng/m3,非采暖期為10.72(3.66,13.83)ng/m3,全年為10.28(3.60,14.33)ng/m3。比太原(23 ng/m3)(郭志明等,2018)、西安(44.37 ng/m3)(蔡瑞婷等,2021)等城市低,但高于安玉琴等(2018)對2017 年河北省4 城市PM2.5中多環(huán)芳烴的TEQ 平均濃度的研究結(jié)果(石家莊:10.08 ng/m3,唐山:8.59 ng/m3,保定:9.61 ng/m3;張家口:8.09 ng/m3)。提示石家莊市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴污染程度相對較低,但污染仍處于上升趨勢。

    3.4.2 終身致癌超額危險度

    環(huán)境中的多環(huán)芳烴可通過多種途徑進入人體,人體暴露主要有飲食攝入、皮膚吸收、呼吸3 個途徑,文中主要分析大氣PM2.5中多環(huán)芳烴對人體健康造成的危害,故只考慮呼吸途徑所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(Pongpiachan,2016)。通過呼吸途徑暴露多環(huán)芳烴引發(fā)癌癥的風(fēng)險評估可以用終身致癌超額危險度(ILCR,Incremental Lifetime Cancer Risk)模型進行估算,計算公式(United States Environmental Protection Agency,2002)

    式中,ILCR 為人群終身致癌超額危險度;C為多環(huán)芳烴的毒性當(dāng)量濃度(ng/m3),即TEQ;CSF 為致癌斜率系數(shù),3.85 [(kg·d)/mg];IR 為呼吸速率(m3/h);ET 為暴露時間(h/d);EF 為暴露頻率(d/a);ED 為暴露持續(xù)時間(a);BW 為體重(kg);AT 為平均暴露時間(d)。根據(jù)相關(guān)研究(安玉琴,2018;環(huán)境保護部,2013b;段小麗,2016)并結(jié)合實際情況,按兒童(1—11 歲)、青少年(12—17 歲)、成人(18—70 歲)進行分組,暴露參數(shù)和劑量-反應(yīng)參數(shù)參考文獻(張藝璇等,2020)。各參數(shù)取值見表4。當(dāng)ILCR<10-6時,認(rèn)為不具有致癌風(fēng)險;當(dāng)10-6≤ILCR≤10-4時,認(rèn)為有潛在的致癌風(fēng)險;當(dāng)ILCR>10-4時,則認(rèn)為致癌風(fēng)險較高,應(yīng)當(dāng)引起重視(董喆等,2020;United States Environmental Protection Agency,1989)。

    表4 致癌風(fēng)險評價暴露參數(shù)Table 4 Exposure parameters for carcinogenic risk assessment

    由表5 的超額危險度結(jié)果可見:采樣期間,石家莊市男性兒童、青少年、成人的ILCR 值分別為0.66×10-6、0.88×10-6、1.78×10-6,女性兒童、青少年、成人的ILCR 值分別為0.69×10-6、0.92×10-6、1.63×10-6,均介于10-6—10-4,表明該市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴存在一定的致癌風(fēng)險,可對人體健康產(chǎn)生不利影響。提示政府相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重視石家莊市多環(huán)芳烴污染狀況,積極采取相應(yīng)的防污減排措施,以減少多環(huán)芳烴的污染。分析不同時期多環(huán)芳烴的致癌風(fēng)險發(fā)現(xiàn),非采暖期>采暖期(P<0.05),可能與非采暖期5—6 環(huán)多環(huán)芳烴單體含量高于采暖期有關(guān)。石家莊市秋、冬季重污染天氣頻發(fā),政府相關(guān)部門采取交通限制、公交車免費出行等措施倡導(dǎo)綠色出行,減少污染物排放,使得采暖期機動車尾氣排放較非采暖期少,而具有潛在致癌毒性作用的高分子量的多環(huán)芳烴(5—6 環(huán))主要來源于機動車尾氣排放(陳瑞等,2019;麥麥提·斯馬義等,2018)。因此,石家莊市非采暖期多環(huán)芳烴的致癌風(fēng)險顯著高于采暖期。對不同年齡組人群分析發(fā)現(xiàn),ILCR 值呈成人>青少年>兒童(P<0.05)。原因可能是成人體重、每日呼吸量、污染物暴露持續(xù)時間等較青少年和兒童高,導(dǎo)致成人的致癌風(fēng)險最高;雖然兒童對污染物敏感,但由于其體重最輕,污染物暴露時間最短,因此多環(huán)芳烴對兒童產(chǎn)生的健康風(fēng)險相對其他人群低。這與既往對中國其他城市多環(huán)芳烴健康風(fēng)險的研究(Fang,et al,2020;李娜等,2021)結(jié)果相似。不同性別分析結(jié)果顯示,成人男性>女性(P<0.05),兒童、青少年的性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

    表5 2017—2019 年石家莊市人群終身致癌超額危險度(ILCR)和預(yù)期壽命損失(LL)Table 5 Population lifetime carcinogenic excess risk and loss of life expectancy

    3.4.3 預(yù)期壽命損失

    大氣PM2.5中多環(huán)芳烴因致癌而導(dǎo)致的預(yù)期壽命損失計算公式如下(周變紅等,2012)

    式中,LL 為預(yù)期壽命損失(min);62.16 為參考楊宇等(2005)調(diào)查結(jié)果,即10-5癌癥超額發(fā)病率可造成62.16 min 的預(yù)期壽命損失;ILCR 為人群終身致癌超額危險度。

    文中根據(jù)PM2.5中多環(huán)芳烴終身致癌超額危險度計算得到大氣PM2.5中多環(huán)芳烴通過呼吸暴露對不同年齡人群造成的預(yù)期壽命損失見表5。結(jié)果顯示:與致癌超額危險度趨勢一致,預(yù)期壽命損失表現(xiàn)為非采暖期>采暖期,不同年齡組中表現(xiàn)為成人>青少年>兒童(P<0.05)。在采樣期間,男性兒童、青少年、成人的預(yù)期壽命損失分別為41.18、54.72、110.42 min,女性兒童、青少年、成人分別為42.93、57.53、101.05 min。此結(jié)果較西安(周變紅等,2012)的研究結(jié)果低,但高于天津(馮利紅等,2019)、廣州(江思力等,2020)等城市的研究結(jié)果。提示石家莊市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴通過呼吸暴露所造成的預(yù)期壽命損失需引起重視。

    4 結(jié)論

    文中以石家莊市2017—2019 年大氣PM2.5采樣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),分析采暖期與非采暖期該市PM2.5中多環(huán)芳烴的污染水平及組成特征,利用特征比值法和主成分分析法識別多環(huán)芳烴來源,并采用健康風(fēng)險評估模型及預(yù)期壽命損失評估多環(huán)芳烴對人群的健康風(fēng)險。結(jié)論如下:

    (1)石家莊市采暖期與非采暖期PM2.5濃度中位數(shù)分別為106.00、73.00 μg/m3,多環(huán)芳烴的總濃度中位數(shù)分別為44.17、40.17 ng/m3,其中BaP 的濃度約為國家二級標(biāo)準(zhǔn)限值(0.001 μg/m3)的5.64 倍。

    (2)多環(huán)芳烴組成中,各單體多環(huán)芳烴中含量最高的是BaP,其次為BkF、BbF、Chry。采暖期以含4 環(huán)組分為主,非采暖期以含5 環(huán)組分為主。

    (3)特征比值法和主成分分析法結(jié)果表明,石家莊市PM2.5中多環(huán)芳烴來源表現(xiàn)為燃煤和機動車排放混合的特點,采暖期的主要來源為煤炭燃燒,非采暖期以機動車尾氣排放為主。

    (4)健康風(fēng)險評價結(jié)果表明,采樣期間ILCR 值為10-6—10-4,石家莊市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴具有潛在的致癌風(fēng)險。男性兒童、青少年、成人的預(yù)期壽命損失分別是41.18、54.72、110.42 min,女性兒童、青少年、成人的預(yù)期壽命損失分別是42.93、57.53、101.05 min。致癌超額危險度與預(yù)期壽命損失變化趨勢一致,均表現(xiàn)為非采暖期>采暖期,成人>青少年>兒童。

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