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伊宁市夏季PM2.5载带多环芳烃污染特征及来源解析

更新时间:2016-07-05

近年来,国内各大城市持续发生雾霾污染,细小颗粒物PM2.5的研究已经在国内外受到广泛重视.新修订的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)已经将PM2.5作为重要污染物纳入其中. 多环芳烃(PAHs)对人体具有很强的3致作用(致癌、致畸、致突变),国内许多大中城市都已经对其来源、特征分布进行了研究[1-6]. 伊宁市是我国西部重要的城市,尽管其空气质量好于其他西部城市. 但近几年空气质量压力日益增大,突发空气污染事件也偶有发生. 本项目拟选择大气PM2.5为研究对象,初步分析了伊宁市夏季PM2.5中PAHs的浓度水平,解析可能的污染来源,以期为上级决策部门今后开展大气污染综合防治、细小颗粒物的源解析等工作提供重要的理论基础.

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1 材料与方法

1.1 样品采集

样品采集地点选择有代表性的5个采样点. 3个为商业区样品采集点,交通便利,人口稠密. 2个郊区样品采集点,村庄与农田交错,人员分散而居. 本研究夏季采样周期为2016年6—8月. 提前将玻璃纤维滤膜放入马弗炉中450 ℃高温烘烤5 h,以去除有机物干扰. 冷却至室温后取出,放入干燥器中平衡24 h称重. 用智能中流量100 l/min的PM2.5切割头进行采样,从早上12点到第二天12点更换一次滤膜,采集滤膜46个,放入药品稳定实验箱(温度20~23 ℃,湿度35%~40%)中恒温恒湿平衡24 h,用精度为1 μg的电子天平测定PM2.5浓度值.

1.2 样品前处理及分析测定

用剪刀将采样滤膜小心剪碎后,放入10 ml 的玻璃管中,分别用5 ml二氯甲烷和5 ml甲醇溶剂,各超声抽提30 min,将2次抽提液合并后,用高纯N2吹至1 ml,待用. 加入内标化合物:萘-D8、菲-D10. 用气相色谱-质谱联用仪测定16种优控制的PAHs(见表1). 16种PAHs的定性与定量由Agilent7890A型气相色谱仪和Agilent5975C质谱仪完成,色谱柱为HP-5MS型(60 m×0.25 mm×0.25 μm),升温程序为∶柱温70 ℃保持2 min,然后以10 ℃/min的速度升温至180 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min的速度升温至220 ℃,保持20 min. 载气为高纯He气(99.999%),流速设定为1.0 ml/min.

1.3 质量保证与控制(QA/QC)

在研究过程中,检测实验室空白滤膜和全程序空白滤膜,均未有目标化合物. 滤膜透光性测试:采样前将每张空白滤膜放在聚光灯下,检查是否有光斑透过. 空白滤膜加标:将空白滤膜分别加PAHs混合标样和内标物,与实际样品相同步骤进行分析. 基质加标:取实际样品滤膜分别加一定浓度的PAHs混合标样和内标物,与空白滤膜加标相同的步骤. 空白加标和基质加标回收率都在60%~130%之间.

2 结果与讨论

2.1 PM2.5载带PAHs的污染水平

[8]彭希珑,何宗健,刘小真,等. 南昌市大气细粒子PM2.5中多环芳烃的污染特征及源解析[J]. 南昌大学学报,2009,33(5):499-504.

参考文献:

表1 伊宁市大气PM2.5中多环芳烃的浓度

市区(n=20) 郊区(n=18)范围/(ng·m-3) 均值/(ng·m-3) 标准差 范围/(ng·m-3) 均值/(ng·m-3) 标准差萘(NAP) 0~1.28 0.52 0.33 0~0.98 0.45 0.31苊烯(ACY) 0~0.12 0.06 0.05 - - -二氢苊(ACE) -  - - - - -芴(FLU) 0.18~1.52 0.37 0.37 0.21~1.26 0.72 0.33菲(PHE) 0.24~3.19 0.65 0.65 0.22~3.15 1.36 0.77蒽(ANT) 0.01~0.15 0.03 0.03 - - -荧蒽(FLO) 0.02~1.05 0.28 0.28 0.07~0.99 0.36 0.27化合物

续表1

芘(PYR) 0.08~2.95 0.74 0.74 0.09~2.31 0.90 0.62苯并 [a]蒽(BaA) 0~4.03 0.95 0.95 0~4.02 1.48 1.05屈(CHR) 0.19~1.45 0.28 0.28 0.07~1.05 0.52 0.28苯并 [b]荧蒽(BbF) 0.28~2.07 0.61 0.61 0.31~2.0 0.95 0.52苯并 [k]荧蒽(BkF) 0.23~1.97 0.45 0.45 0.21~1.98 1.01 0.53苯并 [a]芘(BaP) 0.36~2.52 0.60 0.60 0.38~2.55 1.31 0.73茚并 [1,2,3-cd]芘(INP) 0.43~3.69 1.06 1.06 0.42~3.56 2.09 1.10二苯并 [a,h]蒽(DBA) 0.42~4.21 1.12 1.12 0.34~2.96 1.44 0.79苯并 [g,h,i]苝(BghiP) 0.87~5.81 1.26 1.26 0.33~2.97 1.42 0.77合计 3.31~36.0 8.78 8.78 2.65~29.8 13.9 8.06

采用大气等离子喷涂方法制备的NiAlW涂层在常温下具备优良的耐摩擦磨损性能[6],但该涂层的主要服役环境往往温度较高,高温下该涂层的摩擦磨损性能研究未见相关报道。本文采用大气等离子喷涂法,在高温合金基体上制备NiAlW涂层,并对涂层的组织结构、常规性能及高温摩擦磨损性能进行了研究。

2.2 PM2.5中PAHs的来源分析

2.2.1 比值法

根据相关文献,不同种类燃料和燃烧方式的不同会导致生成不同的PAHs,相对含量也差异较大. 因此将BaA/(BaA+Chr)、BaP/BghiP和IcdP/BghiP的比值用于判别大气颗粒物PM2.5中PAHs的来源,BaA/(BaA+Chr)大于0.35,PM2.5中PAHs来源以燃烧为主. BaP/BghiP在0.4~0.5之间为液化石油源[11-12]. 由于IcdP存在于石油中,通常用IcdP/BghiP比值来判断机动车燃料的类型,其中0.6~1.5为汽油车[13]. 本研究中,伊宁市区PM2.5中IcdP/BghiP特征比值为0.97,BaA/(BaA+Chr)比值为0.76,BaP/BghiP比值为0.49. 据有关部门统计,截至2015年末,市区机动车已经突破10万辆,而且每月仍以上千辆的速度增加,由此可见,汽油车尾气排放与伊宁市夏季大气颗粒物PM2.5中PAHs有着密切关系.

[12]YUNKER M B,MACDOND R W,VINGARZAN R,et al. PAHs inthe Fraser river basin: a critical appraisal of PAHs ratios as indicatorsof PAH source and composition [J].Organic Geochemistry,2002,33(4): 489-515.

2.2.2 主成分分析用于PAHs源解析

目前,主成分分析在污染源定量解析研究方面已经被广泛应用[14-16]. 本研究使用SPSS19.0对数据进行主成分分析,将原始数据作为因子分析的变量代入模型,并利用最大方差旋转法进行极大旋转后得到表2,图1为碎石图. 由表2可知,在市区,因子1中INP的负载最高,其次是DBA、BaA、PHE. 其中高载荷的INP与交通污染源排放有关,INP是汽油车尾气的代表产物[17],PHE被认为来源于尾气的扩散[15]. 故因子1是车辆排放源. 而BaA在天然气燃烧排放物中的含量很高,因此,因子2为天然气燃烧排放源. 因子3中BghiP的负载较高,BghiP在柴油燃烧中会大量产生,同时BghiP是柴油车辆源重要指示性物质[18],南环路为允许大型重型车辆通过路段,符合柴油燃烧的特征. 将各污染源的唯一标识物代入SPSS软件,计算得出市区汽油燃烧、柴油燃烧排放源、天然气燃烧排放源,贡献率分别为52%,14%和27%.

④Mcevily S.,Eisenhardt K.,Prescott J.,“The global acquisition,leverage and protection of technological competencies”,Strategic Management Journal,2004,25,pp.713 ~722.

图1 伊宁市夏季大气 PM2.5中 PAHs 的因子分析碎石图

郊区因子1中高载荷的INP与市区相近,郊区汽车数量比市区少很多,但存在大量摩托车、三轮车等燃油便利工具,燃油尾气是郊区排放源之一. 因子2中DBA的负载很高,DBA是烹饪及加热的代表化合物,考虑到采样点附近是成片居民区,因此将此因子定为燃煤和加热型(以烹饪为主)混合污染源,车辆尾气排放和混合污染源是郊区污染主要排放源. 车辆尾气排放和混合污染源贡献率分别为47%和45%.

表2 采样点的极大旋转后的因子载荷矩阵

郊区市区FAC1 FAC 2 FAC 3 FAC1 FAC 2 FAC 3 Nap -.29 -.64 -.70 -.65 -.97 -.88 ACY -1.1 -.52 -.47 - - -ACE------FLU -.63 .06 .40 -1.2 .26 .58 PHE .71 -.47 -.63 .69 .19 .42 ANT -1.2 -.46 -.44 - - -FLO -.73 -.41 -.49 -1.2 -.62 -.56 PYR .53 -.88 -.37 .20 -1.1 -.34 BaA .79 2.5 -2.2 1.1 1.2 -2.4 CHR -.74 -.19 .06 -.86 -.39 -.43 BbF -.69 .06 .91 -.91 .24 1.1 BkF .25 -.52 -.05 .04 -.48 .11 BaP -.48 .47 .51 -.05 .32 .81 INP 2.5 -1.4 .49 2.2 -1.2 1.3 DBA 1.1 1.0 .61 .09 2.4 .83 BghiP .02 1.4 2.4 .58 .07 .40累积方差 93.2 96.5化合物

3 结论

1)用超声萃取-气相色谱-质谱法对伊宁市夏季大气PM2.5中的16种PAHs进行了定量分析,结果表明,伊宁市夏季大气PM2.5中PAHs浓度处于较低水平,市区和郊区PAHs质量浓度分别为16.5 ng/m3和13.9 ng/m3,市区浓度略高于郊区.

2)分别运用比值法和主成分分析法,对伊宁市夏季大气PM2.5中PAHs的来源进行初步分析,结果表明伊宁市夏季大气细小颗粒物PM2.5中PAHs的主要来源为机动车尾气排放和居民烹饪,且机动车尾气排放大于烹饪.

3)后续工作将对空气质量影响较大的采暖期进行样品采集,利用大量数据结果对伊宁市大气PM2.5中的PAHs进行更为细致的定量源解析工作,为持续推动绿色能源和节能减排工作提供科学依据.

根据确定的色谱条件,利用质谱法进行定性,对采集的伊宁市夏季大气PM2.5中PAHs的浓度进行定量分析. 伊宁夏季市区和郊区PAHs质量浓度分别为16.5 ng/m3和13.9 ng/m3,高于常州市(7.59 ng/m3,2013年)[7],低于贵阳市(25.2 ng/m3,2013年)[1]、南昌市(34.5 ng/m3,2007年)[8]等省会城市. 采样期间不同环数的PAHs在颗粒物PM2.5上的分布存在差异,茚并[1,2,3-cd]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝3种属于4~5环多环芳烃,平均浓度分别为2.12,2.15和1.89 ng/m3,是主要成分,占总浓度的39.9%. 市区PAHs污染物中,以分子量大且不易挥发的4~5环化合物为主,具有显著的PAHs燃油特征. 这是因为伊宁市气候属于大陆性中温带半干燥气候,夏季温度较高且干燥,具有较好的气象扩散条件. 较强紫外辐射使得PAHs中环挥发性强的低环PAHs降解,挥发性小的高环所占比例较高,这与董继元[9]、李淑贤[10]等学者的研究结果接近. PM2.5载带PAHs的污染总体处于较低水平,与近年来伊宁市政府及有关部门采取了一系列减排措施有关,如居民住宅区实行天然气户户通,餐厅、商户大力推广固体甲醇等清洁燃料的使用,对车辆实行环保绿色标志管理等.

[1]杨成阁,胡菁,郭军,等. 贵阳市冬、夏季PM2.5中多环芳烃污染特征及来源解析[J]. 环境化学,2014,33(1):161-162.

[7]蒋少杰,薛银刚,滕加泉,等. 常州市秋季大气PM2.5中多环芳烃污染水平及来源[J]. 中国环境监测,2015,31(5):45.

由表1也可看出,功能区之间有差异,但是差异并不大. 从PAHs总量来看,开发区、南环路和某居民区(市区)>西郊两个村(郊区). 通过采样期间实地污染源调查分析,开发区、南环路和某居民区采样点位于市中心,均为伊宁市内最重要的交通干道,人口密集区,可能造成PAHs的含量相对最高. 西郊两个村采样点地处伊宁市远郊,居民区以低矮平房为主,有助于污染物扩散,加之来往车辆、行人较少,周围树木及农作物覆盖率高,大气中的污染物易被有效清除,可能造成PAHs含量相对最低.

[3]戴伟,高佳琪,曹罡,等. 深圳市郊区大气中PM2.5的特征分析[J]. 环境科学,2012,33:1952-1957.

[4]刘颐亭,邓顺熙,潘华. 西安市冬季大气颗粒物中多环芳烃分布特征[J]. 安全与环境学报,2007,7(1) :67-70.

[5]段凤魁,贺克斌,马永亮. 北京PM2.5中多环芳烃的污染特征及来源研究[J]. 环境科学学报, 2009,29(7):1363-1371.

[6]张智胜,陶俊,谢绍东,等. 成都城区PM2.5季节污染特征及来源解析[J]. 环境科学学报,2013,33(11) :2947-2952.

矿点内横纵断裂、裂隙发育,断裂控制矿化范围,裂隙则控制磁铁矿-石英-磷灰石团块、团脉展布方向,构造与成矿关系极为密切。

[2]杨洪斌,邹旭东,汪宏宇,等. 大气环境中PM2.5的研究进展与展望[J]. 气象与环境学报,2012,28(3):77-82.

会上,中国农业大学教授、资源与环境学院副院长江荣风,安徽农业大学党委常委、副校长姚佐文,安徽六国化工副总经理、总工程师沈浩,代表三方签署战略合作协议。

分析伊宁市5个采样点的46个PM2.5样品中PAHs的浓度结果见表1. 由表1可知,除苊烯、二氢苊和蒽外,有13种PAHs在伊宁市大气颗粒物PM2.5中检出.

[9]董继元,王金玉,张格祥,等. 兰州地区人群对多环芳烃的暴露及健康风险评价[J]. 生态环境学报,2012,21(2) :327.

[10]李淑贤,陆洪军,胡国成,等. 佳木斯郊区冬季大气PM2.5 中多环芳烃的污染特征和健康风险评价[J]. 环境与健康杂志,2013,30(9) :44-46.

[11]WANG F W ,LIN T ,LI Y Y,et al. Sources of polycyclic aromatic hydrocarbonsin PM2.5 over the East China Sea,a downwind domain of EastAsian continental outflow[J].Atmospheric Environment,2014,92(9):484-492.

于是作为董海川最出名的两大弟子之一的程廷华就让朝廷鹰犬给缠上了,慈禧还让光绪下旨,让宫宝田去请他师叔。程廷华想都不想就拒绝了宫宝田,说人各有志,不愿为官。

1925年8月,因积极支持女师大学生风潮而被教育总长章士钊非法免除教育部佥事职,鲁迅奋起抗争,向平政院提交控告章士钊的诉状。

[13]Exposure factors handbook[S].Washington:US EPA,1997:104-126.

[14]张智胜,陶俊,谢绍东,等. 成都城区PM2.5季节污染特征及来源解析[J]. 环境科学学报,2013,33(11):947- 2952.

消防改造设计内容:现行相关消防设计规范的要求,对C、D危险品泊位进行消防设施复核。并根据复核结论,对C、D泊位进行消防设计。

[15]周颖,周家斌,王磊,等. 武汉秋冬季大气PM2.5 中多环芳烃的分布特征及来源[J]. 生态环境学报,2013,22(3) :506.

[16]李文慧,张承中,马万里,等. 西安采暖季大气中多环芳烃的污染特征及来源解析[J]. 环境科学,2010,31(7) :1432-1437.

基因进化树分析发现,获得序列与标准株NC001357的遗传距离为0.3%,在基因树上与标准株、 泰国株 (GQ180784、GQ180785、GQ180788~GQ180792)和浙江株(KY457836)等处于同一分支。HPV18在基因进化树上主要分为3个谱系分支(A、B和C),所获毒株均属于谱系A的A1亚系。见图1。

[17]朱先磊,张远航,曾立民,等. 北京市大气细颗粒物 PM2.5 的来源研究[J]. 环境科学研究,2005,18(5):5.

[18]YUNKER M B,MACDONALD R W,VINGARZAN R,et al. PAHs in the Fraser River basin: acritical appraisal of PAHs ratios as indicators of PAHs source and composition [J]. Organic Geochemistry,2002,33: 489-515.

胡锋,王兴磊,赵晶
《常熟理工学院学报》2018年第2期文献

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