利用PUF大气被动采样技术监测中国城市大气中的多环芳烃

利用PUF大气被动采样技术，分冬、春2个季度，对中国32个城市大气中的多环芳烃（PAHs）进行了观测．结果表明，除主要存在于气相中的2—3环PAHs与部分4环PAHs外，PUF被动采样器也可一定程度地采集大气颗粒物中的5—7环PAHs．中国城市大气PAHs的浓度与组成，主要受城市所处的地理位置、气候条件以及能源消费结构的影响．西北、华北、西南和华中地区部分城市大气中PAH总量和高环PAH浓度均较高，华南和东南沿海一带城市则相对较低．在季节变化上，表现为冬季浓度高、春季低．菲可能是陆源有机质在土壤中早期成岩作用的产物，春季菲浓度升高反映了土壤颗粒物对大气颗粒物的贡献，与扬尘天气相对应；而芴的浓度在燃煤较多的城市大气中显著增加，与其主要属燃煤成因相一致．研究表明，PUF大气被动器可很好地运用于区域大气PAH污染分布与特征对比研究．

PUF大气被动采样技术对POPs的采样计算

随着《斯德哥尔摩公约》的实施,大气中持久性有机污染物(POPs)的大气被动采样(PAS)观测技术得到了快速发展,相比于传统大气主动采样技术,PAS技术具有明显的优势。以应用最为广泛的聚氨酯软性泡沫材料大气被动采样(PUF-PAS)为例,重点阐述和讨论了3种通过大气被动采样技术来计算污染物在空气中的浓度的方法,并对其采样原理和发展趋势进行了简要介绍。

被动采样技术在监测大气有机氯污染物中的应用

为了研究大气被动采样技术的可行性,评价其技术性能、特色和应用价值,采用以XAD-2树脂为吸附介质的被动采样器,对北京市和四川卧龙自然保护区大气中的典型持久性有机氯污染物分别进行了为期5个月和半年的样品采集,利用气相色谱-高分辨质谱方法对HCB,HCHs,DDTs和PCBs等进行了测定.结果表明：数据重现性良好,检测下限的范围为0.2～8.0pg/m^3;北京市有机氯污染物检出质量浓度相对较高,其中ρ（HCB）最高,为1910 pg/m3,ρ（p,p′-DDT）最低,为21 pg/m^3;卧龙自然保护区有机氯污染物检出质量浓度相对较低,其中ρ（HCB）最高,为254 pg/m3,ρ（PCB52）最低,为1.3 pg/m^3.初步表征、比较了北京市和四川卧龙自然保护区大气中HCB,HCHs,DDTs和PCBs等化学组成特征.以XAD-2树脂为吸附介质的大气被动采样器,可以应用于城市和边远地区持久性有机氯污染物的长期采样和监测.

利用PUF被动采样技术监测珠江三角洲地区大气中多氯联苯分布

研究了珠江三角洲地区大气中多氯联苯的含量与分布.利用大气被动采样装置,共设立了包括香港在内的珠江三角洲21个大气被动采样点,样品采样时间为2005-08-15～2005-10-14.结果表明,珠三角内地的佛山(2000pg.m-3)是PCBs的高污染地区,内地采样点PCBs含量范围260～2000pg.m-3,平均值670pg.m-3.香港PCBs含量范围170～470pg.m-3,平均值300pg.m-3.香港每个采样点的PCBs含量都接近平均值,含量比较低.珠三角大气中PCBs含量与世界其它地区相比属中度污染区域.结果也表明,PUF大气被动采样器可很好地运用于区域大气PCBs污染分布与特征的对比研究.

珠江三角洲地区大气中多环芳烃的被动采样观测

研究了珠江三角洲地区大气中多环芳烃的含量与分布．利用大气被动采样装置，在包括香港在内的珠江三角洲地区共设立了21个大气被动采样点，样品采集时间为2005-08-15—10-14．结果表明，除主要存在于气相中的2-3环PAHs与部分4环PAHs外，聚氨酯泡沫材料（PUF）被动采样器也可在一定程度上采集大气颗粒物中的5-7环PAHs．珠江三角洲地区大气PAHs的含量与组成存在较大差异，珠江三角洲内地采样点PAHs的含量远远高于香港采样点，这主要是受采样点所处的地理位置、气候条件以及能源消费结构的影响．初步研究表明，PUF大气被动采样器可较好地运用于区域大气PAHs污染分布与特征对比研究．

天津地区大气典型有机氯污染物的被动采样和化学组成特征

为了研究持久性有机污染物(POPs)的区域分布、大气传输与来源,2006年7月至2008年6月在天津市的6个点位用被动采样技术采集大气样品。色谱/高分辨质谱(GC/HRMS)分析数据表明,HCB、HCHs和DDTs大气浓度点位差异较大;有机氯污染物的相对化学组成具有鲜明的季节变化特征;不同功能区的大气样品主要按照季节聚类,而不是按照功能区划聚类,表现出有机氯污染较强的区域性特征,即同一区域各点位相对组成的相似性突出;体现了有机氯污染物大气传输的能力和影响。大气被动采样技术能够同时提供工业区较高浓度和远郊区较低浓度的有机氯污染物大气浓度水平和时空分布的数据。

搅拌子吸附-热脱附-气相色谱-质谱法分析北京大气中33种多氯联苯

用包覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)吸附层的搅拌子作被动大气采样器,建立了搅拌子吸附-热脱附-气相色谱-质谱法(SBSE-TD-GC-MS)分析大气中多氯联苯(PCBs)的方法。优化后的热脱附温度为280℃,热脱附时间为6 min,聚焦冷阱的温度为-40℃,33种PCB单体的热脱附残留比例低于7%。验证了方法的线性、精密度和重复性。标准曲线5个点线性关系良好,33种PCB单体的相关系数r>0.998。方法精密度验证的相对标准偏差(RSD)为0.79%~20.2%(n=8),日内重复性实验的RSD为0.43%~29.8%(n=10),日间重复性实验的RSD为3.20%~29.6%(n=20),方法检出限(LOD)为0.01~2.51 pg,回收率为98%±18%。将建立的方法用于北京大气中PCBs的分析。检出8种PCB单体,质量为2.94~129 pg。在32 d的采样周期内PCB-52、PCB-123、PCB-155一直处于线性吸附阶段,而PCB-1和PCB-3经过了线性吸附阶段、曲线吸附阶段和平衡阶段。研究结果表明,SBSE-TD-GC-MS可以用于大气中PCBs的样品采集和快速分析。

南极菲尔德斯半岛(Fildes Peninsula)和阿德利岛(Ardley Island)大气中六溴环十二烷(HBCDs)的分析

在2009—2010年南半球夏季,用大流量采样器(high-volume air sampler,HVAS)和聚胺酯泡沫(polyurethane foam,PUF)被动采样器采集了南极菲尔德斯半岛和阿德利岛6个点的大气样品,分析了HBCDs的浓度水平、异构体组成、气相-颗粒相分配和空间分布趋势.主动和被动采集大气样品中ΣHBCDs浓度(α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的浓度)范围分别为n.d.(未检出)—2.73 pg·m^(−3)和0.41—3.39 pg·m^(−3),与北极和偏远地区浓度水平一致,远低于城市和工业区的污染水平.HBCDs在主动采集的颗粒相和气相中的平均比例分别为67%和33%,颗粒相以α-HBCD(57%)为主,气相以γ-HBCD(53%)为主;被动采集的PUF样品中γ-HBCD(64%)占优势.经过主动采样和被动采样的对比研究,对采样速率进行校正后,PUF被动采样器可以用于南极大气样品的采集.南极大气中HBCDs的检出,表明HBCDs具有持久性和潜在的长距离大气传输能力;南极长城站附近大气中HBCDs浓度水平略高,反映了有限的人类活动对南极环境产生了影响.

四川西部山区土壤和大气有机氯污染物的区域分布

为研究持久性有机污染物(POPs)的长距离传输和边远山区POPs的区域分布与来源,于2005年10月—2008年4月在四川西部山区的卧龙自然保护区内沿巴朗山迎风坡1个海拔梯度(1242～4475m)采集表层土壤和大气被动采样样品.对色谱-高分辨质谱(GC-HRMS)的数据分析表明,在卧龙山区2800m以上的高海拔地区,土壤和大气中HCB,HCHs和DDTs具有浓度低、分布均匀的特点,这可归因于大气长距离传输的贡献;在有人居住和活动的地区,也观测到HCHs和DDTs的浓度异常和污染情况.通过对有机氯污染物浓度水平、相对化学组成、浓度空间分布特征和季节变化等情况的综合分析,可以区分大气长距离传输和局地污染源排放2种源贡献.大气被动采样技术能够提供边远山区有机氯污染物大气浓度水平和时空分布的信息.结合大气和土壤的现场数据,可以综合观测和表征山区环境有机氯污染物的浓度异常现象.

北京冬季大气中多溴联苯醚的污染水平和分布特征

2010年11月至2011年2月利用聚氨酯泡沫（PUF）大气被动采样技术采集了北京市海淀、朝阳、丰台、石景山、昌平、大兴、通州等区域的大气样品,采用高分辨气相色谱/高分辨质谱联用法（HRGC/HRMS）分析了其中13种多溴联苯醚（PBDEs）同族体的污染浓度和分布特征.结果表明,北京大气中PBDEs总含量（Σ13PBDEs）为0.97~41.1pg/m3,平均值为7.85pg/m3.在区域分布规律方面呈现东南地区的采样点污染物浓度明显高于西北地区,工业地区和人口密集的商业地区明显高于郊区和背景对照区的分布特征.

大气中痕量持久性有机污染物年均值的测定

采用以XAD-2树脂为吸附介质的大气被动采样器,在四川卧龙自然保护区设置6个采样点,进行了为期2年(2005年—2007年)的环境大气样品采集。用气相色谱-高分辨质谱方法对HCB,HCHs,DDTs和PCBs测定。结果表明,平行样品的重现性良好,平均相对偏差为9%。POPs检测下限的范围为1.0 pg/m3～5.9 pg/m3。2年的年均值数据表现出较好的一致性和规律性。以XAD-2树脂为吸附介质的大气被动采样器能够便利地采集进而测定半年或一年污染物的平均浓度,可以经济、有效地获得大气中痕量POPs的年均值。ρ(α-HCH)/ρ(γ-HCH)从成都到卧龙的上升的趋势反映的是传输过程中HCH的降解;而卧龙地区跨年度数据所反映出的ρ(α-HCH)/ρ(γ-HCH)下降趋势,可以归因于林丹的使用。

天津-长岛区域有机氯污染物的相对化学组成与大气传输

为了研究持久性有机污染物(POPs)的区域分布、大气传输与来源,采用被动采样技术于2006年7月—2008年6月在山东长岛与天津同步采集大气样品.色谱/高分辨质谱(GC/HRMS)分析数据表明,有机氯污染物化学组成季节变化明显.天津-长岛区域的大气样品主要按照季节聚类,表现出有机氯污染的区域性特征.天津和长岛相距约400 km,两地化学组成的相似性归因于有效的大气扩散和长距离传输.同时,天津点位的源区特征,长岛渔港和船厂含DDTs船舶防污漆的使用作为一种重要的DDTs排放,在化学组成和聚类结果中,均得到了客观的反映.有机氯污染物相对化学组成可以作为一种"指纹"和"探针"技术,研究大气污染物的传输和区域分布.

北京市大气中多氯联苯的污染水平和分布特征

利用XAD树脂被动采样技术和同位素稀释高分辨气相色谱/高分辨质谱联用法(HRGC/HRMS)研究了2012年11月至2014年1月北京地区大气中多氯联苯(PCBs)的污染现状、区域分布特征及季节性变化规律.结果表明,北京大气中19种PCBs总浓度为8.42—45.2 pg·m-3(平均值23.1 pg·m-3),各采样点全年平均毒性当量范围为0.33—3.33 fg WHO-TEQ m-3(平均值1.85 fg WHO-TEQ m-3).PCB-11浓度范围为27.9—136pg·m-3,平均值为78.2 pg·m-3.大气中的PCBs以低氯代(2—5氯代)PCBs为主.季节变化规律呈现出夏/秋季节PCBs浓度高于冬/春季节的规律;区域分布特征呈现出人口密集的城区大于背景区、工业区大于城区的规律.

利用PUF被动采样技术研究长三角城市群大气中多环芳烃的时空分布及来源

大气是环境污染研究领域重要的介质之一,大气被动采样技术在近10年来已发展成为主动大流量采样的重要补充手段.利用聚氨酯泡沫(polyurethane foam,PUF)被动采样技术在区域尺度上对长三角城市群大气中的多环芳烃(PAHs)进行监测.通过对31组采样点的研究发现,长三角城市群大气中PAHs的浓度在10.1～367 ng.m-3之间,苯并[a]芘(BaP)年平均浓度高达2.25 ng.m-3,超出GB 3095-2012规定限值两倍多.PAHs季节变化趋势为秋季>冬季>春季>夏季,秋冬季节长三角城市群大气中BaP的超标范围较大,其中冬季有明显的BaP排放.交通石油源、煤和生物质燃烧和焦炉排放源是该区域大气中PAHs的主要来源,贡献率依次为38.1%、42.4%和19.5%.

大气中持久性有机污染物被动采样技术及其在偏远区域的应用研究进展

持久性有机污染物(POPs)可通过"全球蒸馏效应"和"高山冷凝效应"等从污染源长距离传输至极地、高山等偏远区域,并在当地环境和生物体内不断富集放大,给其脆弱的生态系统带来了风险.被动式大气采样器(PAS)被广泛应用于极地等偏远区域大气中POPs的大尺度采样,为评价偏远地区大气中传统POPs的污染水平和变化趋势,以及评估POPs履约成效做出了重要贡献.近年来, PAS还被应用于研究新型POPs在全球的迁移、转化、归趋等环境行为,取得了较好的效果.本文介绍了常见的5种被动式大气采样技术(SPMD-PAS、PUF-PAS、XAD-2-PAS、SIP-PAS和FTS)及其发展历程,并重点对其在南、北极和青藏高原等偏远区域的应用及这些区域POPs污染现状进行了综述,提出了该领域未来的发展趋势和需求.

杭州市公共场所内空气中PBDEs污染特征及暴露

为评估杭州市典型室内公共场所空气中多溴联苯醚(PBDEs)的污染现状,2016年5~8月和9~12月期间,采用空气被动采样技术(PUF-PAS)在17家室内公共场所总计采集54个空气样品,经样品预处理和GC-ECD分析后,结果表明,5类环境空气样品中∑14PBDEs浓度均值大小依次为网咖(2470.43pg/m^3)>建材市场(1119.87pg/m^3)>电子市场(660.84pg/m^3)>商场(478.37pg/m^3)>图书城(182.18pg/m^3).最主要的特征单体均为BDE-209,占总量的36.79%~56.21%,BDE-47、BDE-99、BDE-153、BDE-183也是PBDEs在空气中较主要的同系物,其最高浓度分别占7.77%,7.56%,6.32%和7.73%.评估PBDEs人群暴露水平的结果表明,网咖内暴露水平最高,图书城则为最低,其浓度分别为570.10和44.79pg/(kg·d).室内空气中,对人群PBDEs总摄入量贡献最高的特征单体是BDE-209,平均水平为18.44~323.70pg/(kg·d),最低的则为BDE-183,平均水平为1.75~20.05pg/(kg·d),目前杭州市各典型室内公共场所PBDEs人群暴露水平相比美国环境保护署(EPA)提出的参考剂量较低.

搅拌棒吸附-热脱附-气相色谱质谱法(SBSE-TD-GCMS)分析环境空气中的多环芳烃(PAHs)

以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为被动大气采样吸附剂,建立了搅拌棒吸附-热脱附-气相色谱质谱法(SBSE-TD-GCMS)分析环境空气中16种多环芳烃(PAHs)的方法.结果表明,16种PAHs的检出限(LOD)范围为0.06~3.00 pg,回收率为75%~136%,标准曲线线性关系良好(R^(2)>0.99),日内重复性和日间重复性的相对标准偏差(RSD)分别为<7.1%和<17%.茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝的脱附残留为21%~24%,其余13种PAHs脱附残留<13%.用建立的方法分析了室外空气样品和从汽车上采集的空气样品中的PAHs.结果发现,室外空气样品中全部检出PAHs,采样时间为4 d的样品中16种PAHs含量为0.058~52.3 ng.11种PAHs的吸附量与采样时间线性相关.对于行驶的汽车中的样品,车窗外和排气管处的Σ_(16)PAHs(16种PAHs的和)含量分别为车内的2.5倍和2.1倍.