文摘
了解中国南方的多环芳烃的沉积和运输,测量活动是由高海拔的网站(恒山的峰会,1269米海拔)从4月4日到5月31日,2009年,共有39总悬浮颗粒物样品收集多环芳烃浓度的测量。观察到particulate-bound多环芳烃浓度范围从1.63到29.83 ng / m3,平均浓度6.03 ng / m3。佛罗里达州BbF, PYR主要化合物。良好的个体之间的相关性被发现多环芳烃和气象参数如大气压力、相对湿度和环境温度。落后的轨迹分析表明,颗粒样品以恒山地区主要是与中国南方的气团,当气团运输在中国北部和西北部相对更高的多环芳烃浓度。基于诊断比率和因子分析,车辆排放,煤炭燃烧、工业排放,未燃烧化石燃料提出了多环芳烃的来源在恒山的网站。然而,个人的反应性和降解多环芳烃可能影响多环芳烃来源资料的结果,在未来,值得进一步调查。
1。介绍
多环芳烃(多环芳烃)是一组广泛的环境污染物,源自自然(如森林大火和火山)和人为来源(例如,化石燃料的不完全燃烧和热解或有机材料)。之间的两个来源,人类活动(即。,anthropogenic sources) contribute the most to PAHs emissions. This is particularly the case in urban area or industrial areas, where the PAHs sources can be entirely anthropogenic [1- - - - - -4]。多环芳烃在环境中持久和累计,他们会导致生物致癌和致突变的作用。因此,这些化合物得到了越来越多的关注,环境科学家在过去的几十年。多环芳烃的排放治理已经上市的国际会议的议程过程,如1979年日内瓦公约远程跨界空气污染。自1990年以来,减少多环芳烃排放已经报道在美国和欧洲国家。与这些发达国家相比,中国的多环芳烃排放不断增加,由于快速的工业化和经济发展5- - - - - -7]。在中国的总多环芳烃排放估计在2003年约25300吨,主要来源被认为是国内煤炭燃烧,燃料燃烧,和工业排放5]。
一旦释放到大气中,多环芳烃可以分区蒸汽和颗粒之间的阶段,这是依赖于温度和蒸汽压力的化学物质8,9]。与高分子量多环芳烃(4 - 6环)往往是与粒子相关联,而较低的分子量(2 - 3环)往往集中在汽相(10]。他们的运输过程中,从大气中多环芳烃可以移除由于降水和/或干燥的沉积。通过蚱蜢效果,多环芳烃可以运输很长时间范围从原来的来源(11]。
虽然相当数量的研究一直在进行测量的多环芳烃在城市环境中,在农村网站小的工作已经完成。偏远山区,特别是高度自由对流层,独特的环境研究大气污染负荷在大陆地区和偏远山区的研究可以帮助得到全面评估大气的作用在全球分布的多环芳烃(12,13]。在这项研究中,大气颗粒物样品收集在峰会上衡山,在自由对流层之间的过渡区和边界层,并作为地区代表站点为研究污染物在中国南部的远程传输。本研究的目标是(1)主要了解particulate-bound多环芳烃的分布在衡山和(2)检查可能的地区多环芳烃的来源和运输模式。
2。材料和方法
2.1。网站描述和样品收集
恒山位于湖南省,中国南方,两个主要的污染工业/城市追忆珠江、长江三角洲。有两个大的城市,上海和广州,位于东部900公里和400公里的南部恒山,分别。抽样地点位于一个气象站(27°18′N, 112°42′E),成立于1937年的峰会,恒山(海拔1269米)(图1)。
进行了采样周期从4月4日到5月31日,2009年。总悬浮颗粒物(TSP)样本收集玻璃纤维过滤器由middle-volume空气取样器(kc - 300、青岛崂山电子仪器公司)日常(22小时,从上午10点到8点)。取样器是运行的流量225升/分钟,共39个茶匙样本收集。在抽样之前,所有的玻璃纤维过滤器都燃烧在烤箱450°C 6 h挥发有机污染物。取样后,玻璃纤维过滤器被包裹在铝箔和冻结在−20°C,然后多环芳烃分析抽样后两周内进行。
2.2。样品制备和分析
玻璃纤维过滤器被加速溶剂提取器与丙酮/ (Dionex ASE 300)n己烷(1:1,v / v)溶剂,和洗提使用硅胶柱纯化和浓缩到底1毫升旋转蒸发和氮流技术。多环芳烃被确定使用气相色谱与质谱(日本岛津公司2010 +)。提取和分析过程的细节描述(其他地方1]。十五个人在这项研究中发现了多环芳烃(表1)。
2.3。质量控制
氘perylene-d12飙升至所有样品监测程序的性能。基于代理在样本均值的复苏%。
字段和方法空白颗粒样品使用相同的过程,分析了多环芳烃的浓度都纠正为空白。控制校准标准定期测量样品的过程中,以确保仪器的性能分析。
3所示。结果与讨论
3.1。在颗粒样品中多环芳烃的浓度
描述性统计对所有有效观测颗粒样品中多环芳烃的浓度在恒山归纳在表格收集2。多环芳烃的浓度变化从1.63到29.83 ng / m3,平均浓度6.03 ng / m3。BbF的主要化合物,平均浓度0.86 ng / m3,造成多环芳烃总浓度的14.26%。佛罗里达州、板式换热器和PYR组成的二线主要化合物,与平均浓度的0.77、0.74和0.60 ng / m3,分别。类似的个人多环芳烃分布在中国已经在先前的研究报道。研究由我们组的泰山(最高的山在中国北部,海拔1534米),BbF,佛罗里达州,PYR最丰富的多环芳烃化合物在下午2。5样本,占23.55%,14.21%,和10.39%的总多环芳烃浓度,分别为(1]。王等人。14)还指出,BbF点是多环芳烃的主要化合物10样品在北京。2012年,中国环境保护署发布了最新的环境空气质量标准,日常和年度BaP浓度限制在2.5 ng / m3和1.0 ng / m3,分别。BaP浓度发现在这项研究中遇到的标准。加上软面包卷,其他几种多环芳烃化合物,包括BaA BbF, BkF, IcdP,和DahA建议作为潜在致癌物质由国际癌症研究机构(IARC)。这六个化合物的总浓度为2.30 ng / m3多环芳烃,占总数的38.14%。
观察到的多环芳烃浓度在恒山比得上我们之前研究泰山(微粒,6.88 ng / m3;表3)[1]。当与其他领域相比,多环芳烃浓度在恒山远远低于结果报道在中国城市城市或地区,包括北京(14)、广州(15),和北部平原16]。相比之下,多环芳烃浓度在恒山高于观察到浓度Waliguan(全球标准观测站点,海拔3810米2.08 ng / m3)[17欧洲),高山地区(0.07 - -1.10 ng / m3,2240 - 2413)18),山天文台(MBO, < 6 ng / m3,2763)19),远东亚洲(0.32 ng / m3),北太平洋(0.14 ng / m3),和北极区(0.48 ng / m3)[20.]。
3.2。Particulate-Bound多环芳烃含量与气象参数的相关性
气象条件是重要的因素,可以影响污染物的沉积的水平(21- - - - - -23]。在目前的研究中,气象参数包括大气压力(新闻),相对湿度(RH),和环境温度(在采样周期)测量。这些气象参数之间的相关系数和particulate-bound多环芳烃进行了分析(表4)。大气压力之间的良好相关性被发现和几个人多环芳烃包括BkF、软面包卷,IcdP BghiP,表明高大气压力增强这些化合物的绑定到微粒的阶段。在田的研究等。21particulate-bound多环芳烃之间),观察显著负相关和环境温度,建议多环芳烃的温度依赖性。其他一些研究也强调了多环芳烃的重要作用温度分区之间的气体和颗粒相(24,25]。然而,在现在的研究中,只有5个人多环芳烃化合物包括ACY王牌,BkF, IcdP, BghiP与温度呈现显著的负相关。此外,ACE和RH流感有良好的积极的人际关系,来显示他们的RH的依赖。
3.3。运输模式和Particulate-Bound多环芳烃的来源
在先前的研究,大气样品总是有更高的沉积浓度时来自更多的污染区域(2,10]。轨迹分析是在本研究进行的描述颗粒沉积特征受不同地区来源的影响。使用HYSPLIT Forty-eight-hour逆向轨迹计算(混合单粒子拉格朗日集成轨迹)模型在海拔1269米的高度
轨迹分析的基础上,四个主要类别分类的样本:N /西北,从中国北部和西北大陆气团,中国污染最严重的地区;EA,气团来自中国东部,位于上海和周边城市;年代,从中国南部的气团,通过珠江三角洲地区运输;和L,样本与毛圈和简短的轨迹,呆在一个半径为500公里的采样站点(图2)。
在四个分类轨迹分类,最常发生的年代,占总数的42.9%,其次是N / NW (37.1%), EA(14.3%),和L (5.7%)。提出了图3,订单中多环芳烃浓度轨迹分类是N /西北,L, EA和s . N /西北组的气团来自中国北部和西北部,中国大部分工业活动所在地,燃烧煤和生物质是主要的能量来源。所以,微粒的这组样品多环芳烃浓度最高,达到10.71 ng / m3。出人意料地,群L多环芳烃浓度高于EA和S组,和平均浓度达到6.01 ng / m3。板式换热器的主要化合物L集团贡献了超过20%的总浓度。在这项研究中提出的林et al。26),板式换热器是一种香燃烧排放的主要组成部分。有几个寺庙坐落在恒山地区,其中大部分是挤满了游客。因此,香燃烧的内部或外部庙宇建议是一个重要的地方多环芳烃排放源。应该注意的是,相对较少的样本数量的L集团可能会导致某种程度的不确定性。气团来自东部和南部中国,在中国两个最发达地区,多环芳烃浓度较低,4.23和4.29 ng / m3,分别。
3.4。诊断的比率多环芳烃
建议在先前的研究中,一些示踪剂的浓度和比例多环芳烃可以用来识别不同来源的贡献。四种常见诊断比率包括佛罗里达州/ (PYR +佛罗里达州),IcdP / (BghiP + IcdP),蚂蚁/社会学+ ANT)和英国机场管理局/ (BaA +装备)被用来分析多环芳烃在颗粒样品,结果呈现在图4。
(一)
(b)
根据研究Yunker et al。27),佛罗里达州/ (PYR +佛罗里达州)的比率低于0.4意味着未燃的造岩的来源和比率高于0.5信号煤炭和木材燃烧,和0.4和0.5之间的比率表明液体燃烧化石燃料来源。在这项研究中,颗粒样品的比率为0.56,表明木柴和煤燃烧是主要来源。IcdP / (BghiP + IcdP)的比率低于0.2表明未燃的造岩的来源,这一比率在0.2和0.4之间表明液体化石燃料燃烧源,和比例高于0.5信号煤或木柴燃烧的贡献(6]。样本的比例值为0.38,表明综合贡献煤和液体燃烧化石燃料来源。另一个常用指标ANT /社会学+ ANT)比率低于0.1信号液体化石燃料来源和比率高于0.1表明燃烧源。提出了图4的比率都高于0.1颗粒样品,表明燃烧源的贡献。在以前的研究中,BaA / (BaA +装备)的比率高于0.35表明煤或其他生物质燃烧来源,虽然比低于0.2信号液体化石燃料来源(28]。在这项研究中,颗粒样品的比率为0.29,表明煤和液体化石燃料燃烧的贡献。
基于诊断比率分析的结果,从液体煤燃烧和排放化石燃料的消耗被建议在恒山particulate-bound多环芳烃的主要来源。在我们先前的研究在泰山,最高的山在中国北方,煤炭燃烧和车辆排放在大气样品中多环芳烃的主要来源(1,2]。从高空背景网站获得的结果可能反映了整体的照片在中国多环芳烃可能来源。然而,使用诊断比率时应特别谨慎。比率值可以改变多环芳烃可以与其他大气化合物反应,如羟基自由基和/或臭氧(29日,30.]。此外,退化在运输期间可以修改多环芳烃的浓度和比例,这是另一种限制使用诊断比率(31日]。例如,BaA和蚂蚁已经证明降低速度会比isomers-CHR和法分别(32,33]。
3.5。因子分析
如上所述,存在一些限制在使用诊断比率来确定多环芳烃来源。因子分析作为一个探索性的工具,可以用来量化多环芳烃的主要来源。在现在的研究中,15种多环芳烃化合物的总浓度颗粒样本进行因子分析中发现使用SPSS版本16 (SPSS Inc .)。进行了因子分析和方差极大旋转,并与特征值> 1被认为是因素。旋转因素表中列出的结果5。
两个因素分离,占总方差的86.2%数据。因子1,解释方差的70.77%,个人提出高负荷和高分子量多环芳烃,包括佛罗里达州,PYR, BaA,空空的,BbF, BkF,软面包卷,IcdP DahA, BghiP。BkF,根据先前的研究,BbF IcdP,和BghiP车辆排放的主要组件,和佛罗里达州的存在,PYR, BaA,空空的煤炭和木材燃烧源(1,34,35]。因此,因素1代表从车辆和煤炭燃烧排放源。因子2,解释方差的15.43%,是高度ACY加载,王牌,流感、法和蚂蚁。ACY和ACE信号的贡献未燃烧化石燃料。板式换热器和蚂蚁已确定在工业排放在先前的研究1,6]。板式换热器也从香燃烧排放的重要组成部分26),而流感可能来自不同的来源。
基于因子分析的结果,车辆排放,煤炭燃烧、工业排放,未燃烧化石燃料提出了多环芳烃的来源在恒山的网站。然而,正如前面提到的,个人的反应性和降解多环芳烃可能影响结果的概要文件多环芳烃的来源,因此许多工作仍然需要在未来。
4所示。结论
Particulate-bound多环芳烃浓度进行了调查在高山地区从2009年4月至5月在中国南部。多环芳烃浓度范围从1.63到29.83 ng / m3,平均浓度6.03 ng / m3。气象参数包括气压、相对湿度、环境温度有良好的相关性与单个多环芳烃。获得的结果从气团轨迹和多环芳烃浓度强调气团来源的重要性。N /西北组的气团,运输在中国污染最严重的地区,多环芳烃浓度较高。诊断比率和因子分析表明,车辆排放,煤炭燃烧、工业排放,未燃烧化石燃料是多环芳烃在恒山的可能来源网站。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者感谢恒山气象台提供野外观测的气象数据和其他支持。他们感谢济南环境保护研究所的样本分析的支持。他们欣赏的帮助Zaifeng Wang Houyong张Likun雪,小梅高,魏聂,深圳。这项研究得到了国家自然科学基金(21177073,21177073),131年天津创新人才项目,天津中学科技基金计划项目(20140515)。