【摘要】： 多環(huán)芳烴(PAHs)是環(huán)境中廣泛存在的一類典型的半揮發(fā)性有機(jī)污染物,主要來自于化石燃料和生物質(zhì)的不完全燃燒。許多PAHs具有“三致”效應(yīng),對環(huán)境和人類健康具有較大危害,因而引起廣泛關(guān)注。東北地區(qū)是我國重要的老工業(yè)基地之一,區(qū)域內(nèi)重工業(yè)密集,人口眾多,各類能源消耗量大。此外,該地區(qū)冬季取暖期較長,用于采暖的煤炭和生物質(zhì)燃料使量較大。因此,東北地區(qū)的PAHs污染應(yīng)該較嚴(yán)重。松科植物在環(huán)境中分布廣泛,四季常青;松針具有脂含量高、比表面積大的特點,可以作為天然被動采樣材料富集空氣中半揮發(fā)性有機(jī)污染物(SOCs),反映區(qū)域中SOCs污染水平與特征。 本研究采集東北地區(qū)及典型城區(qū)(大連)廣泛分布的雪松(Cedrus deodar)和黑松(Pinus thunbergii)的2年生松針樣品,分析了松針中PAHs的含量,對該區(qū)域PAHs的污染水平、組成特征和主要來源等方面進(jìn)行了研究。此外,還研究了沉降顆粒物對松針中PAHs的貢獻(xiàn)、松針與土壤中PAHs分布特征的聯(lián)系、及松針生理性質(zhì)對其富集PAHs能力的影響。本研究的結(jié)果,有助于揭示PAHs在較大區(qū)域范圍的濃度水平及分布規(guī)律,判析PAHs的來源,為東北老工業(yè)基地PAHs的污染預(yù)防和控制提供重要依據(jù)。 考察了大連地區(qū)雪松松針中PAHs的濃度及分布特征。與世界其它城市相比,大連地區(qū)松針中PAHs處于中等污染程度。由于季風(fēng)性氣候的影響,大連地區(qū)春季較強(qiáng)的大氣湍流和海、陸空氣交換可以減輕大氣和松針中PAHs污染,減小大連地區(qū)春、秋季松針中PAHs的濃度差異。隨著距交通干線距離的增加,松針中PAHs濃度呈降低趨勢,表明交通對松針中PAHs的影響非常顯著。大連地區(qū)松針中PAHs以3環(huán)和4環(huán)PAHs為主。隨著遠(yuǎn)離城市交通區(qū),3環(huán)PAHs占∑PAHs的比例變化不大,4環(huán)PAHs的比例逐漸降低,而5,6環(huán)PAHs的比例略有增加。主成分分析表明,PAHs的氣/固相分配行為對松針富集PAHs有重要影響。對PAHs來源判析表明:交通排放是大連地區(qū)松針中PAHs的主要來源,煤和生物質(zhì)的燃燒對大連地區(qū)松針中PAHs也有重要貢獻(xiàn)。隨著遠(yuǎn)離市區(qū),煤和生物質(zhì)燃燒對松針中PAHs的貢獻(xiàn)逐漸增加。 通過清洗去除松針表面的顆粒物,研究了顆粒物沉降對松針中PAHs的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明,沉降顆粒物對松針中PAHs濃度的平均貢獻(xiàn)(P)為(23.1±3.4)%,隨著PAHs正辛醇/空氣分配系數(shù)(logK_(OA))的增大而增大。隨著遠(yuǎn)離交通繁忙區(qū),P值逐漸降低,呈交通繁忙區(qū)→非主干交通區(qū)→居民區(qū)及公園/海島區(qū)依次降低的空間變化趨勢。清洗前后松針中3環(huán)和4環(huán)PAHs濃度沒有顯著變化;5環(huán)和6環(huán)PAHs濃度有顯著差異,但由于其在松針中所占比例較小(僅為2～5%),因此對松針中PAHs組成特征的影響不顯著。 比較松針和土壤中PAHs的含量,發(fā)現(xiàn)大連市區(qū)土壤中PAHs濃度遠(yuǎn)高于松針中PAHs濃度。定義f為空氣顆粒物中PAHs濃度占整個空氣中PAHs總濃度(包括純氣態(tài)和顆粒物吸附態(tài))的比例。將土壤中PAHs濃度經(jīng)f值換算后,得到來自于大氣顆粒物沉降的土壤中PAHs濃度(C_(PS))。比較C_(PS)與清洗后松針中PAHs的濃度(C_(WP)),發(fā)現(xiàn)log(C_(PS)/C_(WP))與PAHs的固/氣相分配系數(shù)(logK_(PA))及l(fā)ogK_(OA)具有顯著的線性關(guān)系。利用苯并(a)芘(BaP)的濃度,可以有效指示松針中PAHs基于BaP的毒性當(dāng)量(TEQ)。大多數(shù)土壤樣品中PAHs基于BaP的TEQ遠(yuǎn)高于松針中TEQ。 比較了雪松和黑松松針的生理性質(zhì)對PAHs濃度影響。脂含量是決定不同種屬松針中∑PAHs差異的首要因素。進(jìn)行脂含量歸一化后,不同種屬松針中PAHs濃度具有較好的可比性。對于雪松和黑松,3環(huán)PAHs濃度與脂含量的回歸方程的斜率約為4環(huán)PAHs的2倍,對于5環(huán)和6環(huán)的PAHs,未發(fā)現(xiàn)其濃度與脂含量之間的相關(guān)關(guān)系。這表明,隨著分子量增大,PAHs更易于附著顆粒物上,較難被松針表皮蠟脂吸收進(jìn)入松針內(nèi)部。雪松和黑松松針的脂含量與其比表面積之間具有相反的變化規(guī)律,兩種松針中∑PAHs與比表面積間變化規(guī)律亦相反。松針比表面積和氣孔密度對5環(huán)和6環(huán)PAHs濃度有顯著影響。 對東北地區(qū)黑松松針中PAHs的研究表明:受冬季采暖影響,采暖期松針中PAHs的濃度明顯高于非采暖期,采暖期與非采暖期松針樣品中不同PAHs的分布特征無顯著差異。松針中的PAHs以菲(32%)為主,其次為萘(26%)和熒蒽(18%)。15種PAHs之間以及與∑PAHs間具有顯著的相關(guān)關(guān)系。隨著采樣點所處地理緯度的增加,PAHs濃度的分布呈現(xiàn)3個明顯的峰值,分別位于鐵嶺、撫順和吉林市。對PAHs的同分異構(gòu)體的比值分析表明,東北地區(qū)松針中PAHs主要來自于煤和生物質(zhì)燃燒,并受其它排放源的影響。對松針中典型PAHs比值的三角分布圖分析表明,城市區(qū)與偏遠(yuǎn)地區(qū)松針中PAHs的主要來源具有一定的差異性。隨著城市人口密度增大,松針中∑PAHs濃度增加。除大慶和盤錦外,東北地區(qū)主要城市的松針中∑PAHs隨第二產(chǎn)業(yè)國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP_2)與城市總GDP比值的增大而增加,兩者呈顯著正相關(guān)。不同城市第一、二和三產(chǎn)業(yè)GDP占總GDP的比例,對該區(qū)域松針中PAHs的濃度有重要影響。隨著城市民用汽車擁有量的增大,主要城市松針中∑PAHs呈增加趨勢,兩者呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：X502
【圖文】：

1.4.1大氣采樣技術(shù)的發(fā)展大氣采樣技術(shù)經(jīng)歷了由主動采樣技術(shù)到被動采樣技術(shù)的發(fā)展歷程。主動采樣技術(shù)是指利用外加動力(如泵)主動地將空氣吸入到采樣器中。圖1.5為主動采樣器的采樣頭和采樣示意圖。通過對采樣頭的不同設(shè)計，可以分別對空氣中的總懸浮顆粒物 (TsP)、 PM10、PM2.5等不同粒徑的顆粒物進(jìn)行采樣。其中大流量采樣器(Hiv()l)是目前大氣SOCs監(jiān)測中廣泛應(yīng)用的主動采樣技術(shù)之一。HIVol利用玻璃(或石英)纖維濾膜(G/QFF)采集顆粒相污染物，采用聚氨酷泡沫 (PuF)[”習(xí)和樹脂(XAD)【”6]做吸附劑，采集氣態(tài)的有機(jī)污染物。HIVol通過泵將空氣吸入采樣頭，氣體樣品首先經(jīng)過濾膜，將顆粒物截留在濾膜上，達(dá)到對顆粒相SOCs采樣的目的。過濾后的氣流隨后經(jīng)過吸附管，氣相SOCs被裝在吸附管里的吸附劑吸附，接著流經(jīng)流量計和溫度計，記錄采樣體積。一龔~’玲‘**玲，’，、濾膜(G/QFFs)固定件\、。氣相物質(zhì)二顆救物徽.岌/舉玲:卜冷·歡:、*.。

本文編號：2760871