大气中多环芳烃污染调查.docx

大气中多环芳烃污染调查1. 多环芳烃概述多环芳烃(Polycyclic Ammatic Hydrocarbo ns，简称PAHs)是指分子中含有 两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列的稠环型化合物，包括萘、蒽、菲 和芘等15 0余种化合物，其中多种PAHs具有致癌性早在1892年有人发现从事 煤焦油和沥青作业的工人多患皮肤癌[j1915年日本人山极和石川注意到在动物 身上长期涂抹煤焦油可能引起癌状肿瘤[21，从而促进了人们对煤焦油中致癌物的 研究，并分离出苯并(a)芘(BaP)这种强致癌性的多环芳烃1928年-1929年间英 国Kenna Way和Cook等人发现第一个人工合成致癌性多环芳烃一二苯并(a h)5蒽(DBA)外，还有苯并(gru)芘(BgluP)、屈(Chr)、苯并(a)蒽(BaA)、苯并(b)荧蒽 (BbV)、苯并(k)荧g(BkF)等⑶⑷2. 多环芳烃来源与分布2.1 多环芳烃来源环境中多环芳烃的来源包括自然来源和人为来源[5][6][7]自然来源：多种陆生植物(如小麦及裸麦幼苗)、多种细菌(如大肠菌、某些梭 形芽孢杆菌)以及某些水生植物都有合成多环芳烃，包括某些致癌性多环芳烃的 能力。

生物体内合成、森林及草原自然起火、火山活动是环境中多环芳烃主要的 天然来源人为来源：(1)各类工业锅炉、生活炉灶产生的烟尘，如燃煤和燃油锅炉、 火力发电厂锅炉、燃柴炉灶；(2)各种生产过程和使用煤焦油的工业过程，如炼 焦、石油裂解，煤焦油提炼、柏油铺路等；(3)各种人为原因的露天焚烧(包括烧 荒)和失火，如垃圾焚烧、森林大火、煤堆失火；(4)各种机动车辆排出的尾气；(5)吸烟和烹调过程中产生的烟雾是室内多环芳烃污染的重要来源2.1 多环芳烃分布及其特征目前已知的PAHs约有200多种，它们广泛存在于人类生活的自然环境如大 气、水体、土壤中据研究，我国主要城市的大气中BaP的含量较高，北京、天 津、上海、太原、抚顺等城市工业区大气中BaP的含量分别高达11.45yg/1000m3、 29.3yg/1000m3、5.8yg/1000m3、36.7yg/1000m3、10.63yg/1000m3，而伦敦、 洛杉矶、米兰、汉堡、马德里、大阪等国外一些工业城市大气中BaP的含量则高 达数百yg/1000m3表2-1为全球和美国各行业排放苯并［a］芘的估计量，这种以BaP为代表说 明多环芳烃的污染来源和污染量的数据，虽然不一定准确，但可以看出它的污染 来源广泛，总量也是相当大的。

应该特别指出的是家用炉灶排放的烟气中多环芳 烃成分更多，污染更为严重，如表2-2 所示此外，烟草焦油中亦含有相当数量 的PAH，一些国家和组织，对肺癌产生的两个可能因素一吸烟和大气污染进行 了调查研究，初步认为吸烟比大气污染对肺癌的增长具有更加直接的关系用 GC/MS 分析烟草焦油中的多环芳烃有 150 多种，其中致癌性的多环芳烃有 10 多种，如苯并［a］芘、苯并［b］荧蒽、二苯并［a，h］蒽等，如表2—3所示表2-1全球和美国每年排放至大气中的苯并［a］茁估计量全球美国苯并［a］占总量苯并［a］占总量芘排放量的芘排放量的/(t*a-1)百分数％/(t*a-1)百分数％烧煤237642033.7工业锅炉油5和生活气3炉灶木柴220403.2合计260451.646036.9工业焦炭生1033生产石油裂解12合计104520.720016.1商业及69垃圾业垃圾焚化其他垃圾33及失火焦堆失火680森林失火及烧荒520其他失148火合计135026.856345.2机动卡车及29公共汽车辆车轿车及16其他车合计450.9221.8总计50441001245100表2-2工业锅炉与家用炉灶排放的烟气中PAH的比较（单位：ug/m3）多环芳家用炉灶 工业锅炉烃吖啶苯并［f］喹啉苯并［h ］喹啉菲叮苯并［a］吖啶苯并［c］吖啶11157383226153.3962002007.718茚并［1,2,3-l,j］异喹啉茚并［1,2-b］异喹啉 二苯并［a,h］吖啶 二苯并［a,j］吖啶 蔥菲苯并［a］蔥屈荧蔥芘苯并［a］芘苯并［e］芘苝苯并［g、h、i］芘,I I ■ ■■ I I ,蒽嵌蒽B ++晕本172417278018001300720290022001000500120760190300.170.120.152509101400120012001007404512639 6370.44表 2-3 烟草焦油中致癌性多环芳烃PAH含量PAH含量[ug/（100 支）-1][ug/（100 支）-1]苯并［a］蔥0.3-0.6二苯并［a , h］蔥0.4苯并［a］芘3.0-4.02-甲基荧蔥0.23-甲基荧蔥0.2苯并［C］菲痕量苯并［b ］荧蔥0.3苯并［j］荧蔥0.6茚并［1,2,3-c,d］］芘0.4二苯并［a , i］芘痕量二苯并［a , l］芘痕量二苯并［c , g］咔唑-0.07二苯并［a,h］吖啶0.01二苯并［a,j］吖啶0.27-1.0多环芳烃在大气中的行为可概括为图 2.1。

排放到大气中的多环芳烃，或以分子状态吸附在烟尘上，随烟尘在空中漂浮；或分子本身凝结为极微小颗粒悬浮 在空中研究表明，多环芳烃主要以前一种形式漂浮在大气中多环芳烃主要吸 附在空气动力学直径较小的颗粒物上，这些颗粒物可以在空中停留一到数天，甚 至数周之久，在此期间，颗粒物可以随气流漂移至更远的地方，污染其它地区大 气；还有一部分小颗粒可以互相凝集，成为较大颗粒而沉降下来停留在空中的烟尘，除部分自然沉降外，也可随着雨滴降落至地面或水面停留在空气中的多环芳烃除了部分随呼吸被吸入生物体内外，其余大多在阳光的照射下被降解图2．1多环芳烃在大气中的行为据报道，全球每年向大气中排放的PAHs有几十万吨，以气相或颗粒相在大 气中存在，并且在大气中稳定迁移而不被分解但95%的PAHs是吸附在小于 7um的颗粒物中，其中60.70%集中在1.1u m以下的颗粒物中气态PAHs通过水 生植物(挺水植物、浮水植物)的叶片等部位被吸收，颗粒相PAHs则以干湿沉降 在植物表面，部分扩散入植物内部PAHs在水生植物中的含量与植物含脂率具 有显著的正相关关系，含脂率高的植物组织中PAHs含量也高；与PAHs组分的 辛醇-水分配系数(K°w)及辛醇-大气分配系数(K°a)具有显著的负相关关系，即较小 lg K°w与lg Koa的低分子量PAHs组分在植物暴露的水与空气环境介质的含量较高， 从而造成这些PAHs组分在挺水植物组织含量也较高［8］。

3. 多环芳烃现状当研究者们发现多环芳烃类污染物会给人类造成很大的污染时，研究者们便 开始对多环芳烃从各个方面进行深入的了解，包括研究多环芳烃对环境造成的危 害，从而了解多环芳烃的机理、规律以及特征等，为治理污染的水、大气及土壤提供了有利的理论依据从 20 世纪 80 年代起，空气颗粒物中多环芳烃的来源 研究受到关注，近几年，空气颗粒物中多环芳烃的定量源解析研究成为热点这一 常用的方法有比值法、轮廓图法、特征化合物法、多元统计法、化学质量平衡法钟晋列［8］对北京地区空气颗粒物中多环芳烃进行相关性研究分析，得出可根 据苯并(a)芘与晕苯(COR)的浓度比识别污染源的结论姚渭溪［9］研究了煤和煤烟、 柴油及发动机尾气中的多环芳烃，得到煤燃烧的烟尘中晕苯(coro nene)与苯并(a) 芘的浓度的比值1.26，而柴油发动机尾气中该当比值13.3由于比值法较为简单， 因此应用较多，但此法只能定性说明多环芳烃的来源轮廓图法就是比较环境样 品和特征污染源的多环芳烃含量轮廓图来识别多环芳烃的来源，轮廓图具有直观 明了的优点，但需要知道特征污染源的轮廓图当特征污染源的轮廓图不明显时， 识别主要污染源就比较困难。

这种方法也只能定性说明污染物的来源，一般需要 与其他方法结合使用特征化合物法根据污染源排放物中含有特征多环芳烃而确 定其来源的方法成玉［10］［11］在研究珠江三角洲大气颗粒中多环芳烃的特征时， 检出了间一四联苯，认为间一四联苯是合成的高分子聚合物燃烧产生的分子标记 物，主要存在于垃圾焚烧炉烟尘和聚乙烯塑料燃烧的产物中，成玉还发现，苯乙 烯与邻二甲苯的比值可作为识别污染源的有用指标但曾凡刚 ［12］在研究北京市 冬季大气总悬浮颗粒物时，发现各功能区的样品皆检出了间一四联苯，而北京市 垃圾目前采用填埋方式，不存在大型的垃圾焚烧炉，当时北京市冬季主要污染源 为燃煤和汽车尾气排放，因此间一四联苯不一定只来源于垃圾焚烧4. 多环芳烃在环境中的迁移和转化PAHs是一类半挥发性的有机物，随着分子量的增加，其挥发性逐渐降低， 低分子量的多环芳烃易挥发、光解、生物降解，而高分子量的则更倾向于沉积在 土壤颗粒上［7］另外，由于多环芳烃的蒸汽压相对较低，所以，在水面挥发的多 环芳烃量很少沉积物会造成多环芳烃挥发半衰期的增加而且，多环芳烃大分 子结构也是导致大部分多环芳烃不能水解的重要因素因此，水解不是地表水系 中多环芳烃的重要迁移途径。

各种矿物燃料及其它有机物的不完全燃烧和热解过程中产生的 PAHs 会通 过烟尘、废气等排放到大气中，然后，和各种类型的固体颗粒物及其气溶胶结合 在一起，通过干、湿沉降进入地表水体多环芳烃进入地表水体的方式有：地表 径流、土壤淋浴、工业排放、城市废水排放等此外，经过大气沉降的PAHs经植物叶片进入植物体内或者从土壤中被植物 根际吸收，随后在植物体内代谢和积累，进而通过食物链对人体的健康造成危害 而植物腐烂后，PAHs又重新回到土壤，多环芳烃在环境中的迁移、转化如图 1.1 所示图 1.1 多环芳烃在环境中的迁移、转化多环芳烃在紫外光（300nm ）照射下很容易光解和氧化，如苯并［a］芘在光 和氧的作用下，可在大气中形成 1,6—，3,6—和 6,12—醌苯并芘多环芳烃也可以被微 生物降解，例如苯并［a］芘被微生物氧化可以生成7,8—二羟基一7,8二氢苯并［a］芘 及一9 ,10—二氢苯并［a］芘多环芳烃在沉积物中的消除途径主要靠微生物降解 微生物的生长速率与多环芳烃的溶解度密切相关5. 多环芳烃的防治措施多环芳烃在对生态环境及人体健康会造成各种危害为减少PAHs的排放， 应尽可能使各种燃料充分燃烧、加强监测控制、在公共场所严禁吸烟、城市中严 格控制汽车尾气排放量。

对已经造成的污染，可以采用生物或化学的处理技术处理，多环芳烃在环境中的降解方法主要有三种，即物理降解，化学降解与微生物 降解。