東北地區(qū)松針中多環(huán)芳烴的污染水平與特征.pdf

1、多環(huán)芳烴(PAHs)是環(huán)境中廣泛存在的一類(lèi)典型的半揮發(fā)性有機(jī)污染物，主要來(lái)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(duì)環(huán)境和人類(lèi)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(guó)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(lèi)能源消耗量大。此外，該地區(qū)冬季取暖期較長(zhǎng)，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

2、點(diǎn)，可以作為天然被動(dòng)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(duì)該區(qū)域PAHs的污染水平、組成特征和主要來(lái)源等方面進(jìn)行了研究。此外，還研究了沉降顆粒物對(duì)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

3、性質(zhì)對(duì)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(lái)源，為東北老工業(yè)基地PAils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

4、。隨著距交通干線(xiàn)距離的增加，松針中PAHs濃度呈降低趨勢(shì)，表明交通對(duì)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XPAHs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(duì)松針富集PAHs有重要影響。對(duì)PAHs來(lái)源判析表明：交通排放是大連地區(qū)松針中PAHs的主要來(lái)源，煤和生物質(zhì)的燃燒對(duì)大連地區(qū)松針中

5、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(duì)松針中PAHs的貢獻(xiàn)逐漸增加。 通過(guò)清洗去除松針表面的顆粒物，研究了顆粒物沉降對(duì)松針中PAHs的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，沉降顆粒物對(duì)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)(10gKoA)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(shì)。清洗前后松針中3環(huán)和4環(huán)PA

6、Hs濃度沒(méi)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(duì)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(gè)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)廠(chǎng)值換算后，得到來(lái)自于大氣顆粒物沉降的土壤中PAils濃度(CPs)。比較CPs與

7、清洗后松針中PAils的濃度(CWP)，發(fā)現(xiàn)log(CPS/CwP)與PAHs的固/氣相分配系數(shù)(10gKPA)及l(fā)ogKOA具有顯著的線(xiàn)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(duì)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

8、松針中PAHs濃度具有較好的可比性。對(duì)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(duì)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(duì)5環(huán)和6環(huán)PAHs濃度有顯著影響。

9、對(duì)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(wú)顯著差異。松針中的PAHs以菲(32％)為主，其次為萘(26％)和熒葸(18％)。15種PAHs之間以及與ZPAHs間具有顯著的相關(guān)關(guān)系。隨著采樣點(diǎn)所處地理緯度的增加，PAHs濃度的分布呈現(xiàn)3個(gè)明顯的峰值，分別位于鐵嶺、撫順和吉林市。對(duì)PAHs的同分異構(gòu)體的比值分析表明，東北地區(qū)松針中PA

10、Hs主要來(lái)自于煤和生物質(zhì)燃燒，并受其它排放源的影響。對(duì)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(lái)源具有一定的差異性。隨著城市人口密度增大，松針中EPAHs濃度增加。除大慶和盤(pán)錦外，東北地區(qū)主要城市的松針中∑PAHs隨第二產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDPi)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(duì)該區(qū)域松針中PAHs的濃度有重要影響。隨著城市民用汽