乌鲁木齐市典型城区大气PAHs气-粒分配特征

大气中PAHs的气-粒分配是影响其在大气中分布、迁移和转化的一个重要因素,于2011年12月—2012年12月在乌鲁木齐市天山区采集大气气相和颗粒相样品,对聚氨酯泡沫样品的气相和石英纤维膜的颗粒相（TSP）中的16种PAHs进行分析.结果表明：采样期间颗粒相和气相中ρ（∑16PAHs）总和的年均值为（116.71±92.74）ng/m3,采暖期〔（173.16±84.26）ng/m3〕是非采暖期〔（39.46±16.19）ng/m3〕的4.4倍;采暖期颗粒相中ρ（∑16PAHs）平均值为（40.60±3.03）ng/m3,气相为（134.46±13.05）ng/m3,2-3环PAHs主要存在于在气相中,4-6环PAHs主要存在于颗粒相中.在非采暖期,颗粒相ρ（∑16PAHs）平均值为（25.37±3.21）ng/m3,气相为（14.95±1.06）ng/m3.采用吸附和吸收模型对PAHs的分配特征进行了研究,表明PAHs的lg Kp（Kp为分配系数）与lg PL0（PL0为过冷蒸汽压）线性关系显著,在采暖期斜率绝对值为0.34,说明PAHs的气-粒分配以吸收为主;在非采暖期的斜率绝对值为0.78,表明PAHs的气-粒分配受吸收和吸附共同作用.PAHs的lg Kp与lg Koa（Koa为正辛醇-大气分配系数）线性关系显著,在采暖期斜率为0.38,表明PAHs气-粒分配并未达到平衡;在非采暖期,斜率为1.22,表明PAHs气-粒分配接近平衡.研究显示,乌鲁木齐市城区大气PAHs气-粒分配在采暖期及非采暖期特征不同,应区别制订政策和管理措施.

德州市采暖季环境空气含氮硫物质的污染及气-粒分配特征

为探究德州市采暖季环境空气中含氮/硫物质的污染特征、气-粒分配规律及影响因素,对2017年11月10日—2018年3月15日德州市市区环境空气监测站在线离子色谱分析仪监测的水溶性离子及气态前体物质量浓度的小时数据进行了分析.结果表明:①德州市环境空气监测站ρ(NO3^-)、ρ(SO4^2-)和ρ(NH4^+)平均值分别为(18.36±18.55)(12.74±10.92)(9.60±8.75)μg/m^3,在2018年1月三者均达到最高值;对比PM2.5及气态含氮/硫物质的质量浓度发现,ρ(PM2.5)和ρ(SO2)在2017年12月、2018年1月和2018年2月的月均值均较高,而ρ(SO2)与ρ(SO4^2-)、ρ(NH3)与ρ(NH4+)均在日间(08:00—17:00)出现波峰.②对颗粒态和气态含氮/硫物质质量浓度日均值进行双变量相关分析发现,ρ(SO4^2-)、ρ(NO3^-)、ρ(NH4^+)两两之间的相关系数均高于0.75,表明二次离子的形成机制相似;而ρ(NH3)、ρ(NO2)、ρ(NO)、ρ(SO2)两两之间均不存在显著相关,说明这些气态前体物来自不同的局部排放源.③过剩NH3指数(FN)平均值为0.49±0.16,说明采样时段大气处于富氨环境,过剩的NH3会与气态HNO3生成NH4NO3,因此NO3-气溶胶的形成主要受HNO3的影响或限制.④相对湿度是影响ρ(PM2.5)最重要的气象因素,高湿环境会促进二次离子的转化.研究显示,冬季采暖排放会增加环境空气中含氮/硫物质的质量浓度,气象因素(尤其是相对湿度)对含氮/硫物质的气-粒分配也有一定影响.

大气中持久性有机污染物在气相和颗粒相中的分配特征研究进展

大气中持久性有机污染物(POPs)的气(气相)-粒(颗粒相)分配是影响POPs在大气中分布、迁移和转化的一个重要因素,研究POPs的气-粒分配特征有助于提高POPs环境归趋预测的准确性,对区域范围内的大气POPs污染防治具有重要意义.本文简要介绍了两种经典的POPs气-粒分配理论及模型,总结了有关大气中几类典型POPs在气相和颗粒相中的分配特征研究的最新进展,讨论了不同种类POPs气-粒分配的一些差异性特征和可能的影响因素,并提出了大气中新型POPs气-粒分配特征研究中亟待解决的问题.

燃煤电厂排放PAHs的气粒分配机制和排放通量

对循环流化床锅炉(CFB)布袋除尘器进口和出口的多环芳烃(PAHs)进行了分析,研究了PAHs在气相和颗粒相中的分配机理.结果表明,除尘过程气相和颗粒相PAHs对应的去除率分别为45.59%与70.67%~89.06%.气相中主要为低分子量PAHs,颗粒相中主要为高分子量PAHs.随着粒径的增加,低分子量PAHs比例呈上升趋势.除尘过程PAHs主要以吸附状态附着在颗粒物上.“开尔文效应”导致挥发性相对低的高分子量PAHs更易凝结在细颗粒上.PAHs的气粒分配主要受有机碳吸收作用控制,其吸收作用强弱与烟气颗粒物颗粒大小有明显的相关性.PAHs排放因子为3.55mg/kg,其中气相和颗粒相PAHs的排放因子分别为0.55和3.0mg/kg.通过计算得出安徽省CFB燃煤电厂PAHs排放量从2010年的29000kg逐年增加至2014年的34200kg,随后保持稳定的趋势,并于2017年又明显增加到35900kg.

大气中有机磷酸酯的赋存状况及环境行为

有机磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)作为阻燃剂和增塑剂添加在塑料、织物和建筑材料中,其产量逐年递增. OPEs曾经被认为是溴代阻燃剂(BFRs)的有效替代品;然而,最近的研究指出其在大气中的含量比BFRs高1—3个数量级,且某些OPEs化合物半衰期长,具有显著的毒性效应和长距离迁移潜力,因此,OPEs日益成为一类备受关注的全球性新型有机污染物,“更安全”的替代品的认知被质疑.本文总结了大气中OPEs的赋存状况、气-粒分配、长距离传输和光氧化等方面的研究.通过比较世界各地区大气OPEs的含量和组成特征发现,工业排放源、长距离传输和气象条件是影响大气中OPEs空间分布趋势的重要因素.尽管颗粒态对长距离传输、归趋和风险评价具有重要的科学意义,然而,气-粒分配模型研究和实际监测较为缺乏,模型结果和监测计算结果之间差异较大,推测模型的准确性可能受理化性质、气象条件以及采样技术的影响. OPEs在大气中光氧化降解的研究方兴未艾,仍需继续深入发掘多种环境因素的影响,推测降解路径和产物.因此,将来亟待发展适合OPEs的预测模型,开发新型的采样技术,揭示其光氧化降解路径和产物,以期更好地理解OPEs在大气中的环境赋存和行为规律,为环境质量管理提供理论支持.

青海瓦里关大气中多环芳烃的研究

2005年4月2日-5月23日，对瓦里关大气中的气相和颗粒相多环芳烃（PAHs）进行了连续观测．结果表明，总PAHs浓度为7．43-29．96ng／m^3,气相PAHs的浓度为7．01-26．10ng／m^3,颗粒相PAHs的浓度为0．28—7．84ng／m^3,气相中PAHs占总浓度的66．5％。98.8％．气粒分配系数（Kp）与过冷饱和蒸汽压（PL^0）呈良好相关性（R^2=0．67—0．92）．斜率（mr）均＞-1．瓦里关大气中PAHs的浓度受温度、风速、大气逆温层，大气长距离迁移等因素的影响．

无锡市大气中类二噁英多氯联苯污染水平

为了了解无锡市大气中类二噁英多氯联苯(Dioxin-like PCBs,DL-PCBs)水平,利用大流量空气采样器在无锡市分别采集了6个气相和6个颗粒相大气样品,气相色谱-质谱(GC-NCI-MS)测定样品中12种类二噁英多氯联苯。结果显示,大气样品中∑_(12)DL-PCBs的总浓度(气相+颗粒相)为1157～2 747 fg/m^3,平均浓度为1759 fg/m^3。其中,气相的浓度为11 124～2 721 fg/m^3,平均值为1 701fg/m^3;颗粒相的浓度为26～143 fg/m^3,平均值为58fg/m^3。气相中∑_(12)DL-PCB含量占总量的97%,而颗粒相仅占3%。DL-PCBs的总毒性当量(气相+颗粒相)为2.16～4.47fg TEQ/m^3,平均值为3.53fg TEQ/m^3。DL-PCBs单体中PCB-118的浓度最高,平均占总浓度的54%,其次是PCB-105和PCB-77,PCB+81在所有样品中均未检出。在所有DL-PCBs中,毒性当量浓度的主要贡献者为PCB-126,其平均贡献率为95%,其次为PCB-169,平均贡献率为3%。

济南市夏季环境空气中PBDEs的浓度分布及潜在风险分析

为准确评估济南市夏季环境空气中PBDEs (多溴联苯醚)的污染情况,利用气相色谱-负化学离子源-质谱(GC-NCI-MS)方法,对采集到的大气颗粒物滤膜和气相样品进行了分析,得到不同粒径颗粒相和气相PBDEs在济南市夏季环境空气中的质量浓度.结果表明:观测期间,济南市环境空气中TSP (总悬浮颗粒物)、PM10和PM2. 5中的ρ(PBDEs)分别为(224. 1±14. 0)(156. 5±43. 7)(110. 2±27. 4) pg/m3,质量浓度较高的3种PBDEs单体分别为BDE209、BDE99、BDE183;气相中ρ(PBDEs)为(54. 8±13. 2) pg/m3,其中,质量浓度较高的单体分别为BDE209、BDE47、BDE99.通过主因子分析发现,不同粒径颗粒物上吸附的PBDEs特征单体不同,TSP中以五溴联苯醚为主,PM10中以八溴联苯醚和五溴联苯醚为主,PM2. 5中则以五溴联苯醚、八溴联苯醚、十溴联苯醚为主.通过将2种模型的预测值和实测值进行比较发现,稳衡态模型比KOA(辛醇-空气分配系数)模型更好地模拟了PBDEs的气-粒分配情况.在稳衡态模型下,PBDEs在气-粒分配中接近于平衡状态.高溴代PBDEs主要分布于颗粒相中,而低溴代PBDEs的真实情况不同于理论预测结果,BDE99及BDE47在颗粒相的分配比高于50%,说明济南市低溴代PBDEs也容易吸附在颗粒相中.根据计算的PBDEs呼吸暴露水平可知,PM2. 5上PBDEs呼吸暴露量占TSP呼吸暴露量的49. 1%,儿童约是成人的1. 5倍.济南市普通儿童和成人对BDE99最高总摄入量分别为234. 78和169. 57 pg/(kg·d),均低于BDE99最大允许摄入量260 pg/(kg·d).根据US EPA (美国环境保护局)发布的PBDEs健康风险评价方法(EPA/540/R/070/002),利用国内外相关参数分别计算空气吸入致癌风险指数发现,济南市夏季环境空气中PBDEs的致癌风险处于较低水平.研究显示,济南市夏季环境空气中不同粒径颗粒物PBDEs的质量浓度处于较低污染水平,其产生的潜在健康风险也较低.

疫情常态化管控下济南市春节前后PM_(2.5)中二次组分变化特征

为研究新冠肺炎疫情常态化管控下,济南市春节前后PM_(2.5)中二次组分的变化特征、气粒分配规律及其影响因素,本文对2021年2月1-27日春节前、春节期间和春节后的3个时段济南市区在线监测的水溶性离子、碳组分及气态前体物质量浓度小时数据进行分析.结果表明,2021年疫情常态化管控下济南市春节前后二次组分浓度与2020年同比均明显下降,ρ(NO_(3)^(-))、ρ(SO_(4)^(2-))、ρ(NH_(4)^(+))和ρ(SOA)分别下降53.09%、58.32%、51.17%和61.84%,其中二次无机组分(NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、NH_(4)^(+)之和)和SOA在PM_(2.5)中的占比分别为54.07%和8.20%,春节期间PM_(2.5)及二次组分在10—18时浓度较低,与春节期间白天人为活动相对减少,机动车、建筑工地等排放源减少有关,同时湿度较小和大气边界层较高也有利于污染物的扩散.疫情常态化管控下2021年济南市春节前、春节期间和春节后过剩NH_(3)指数均>0,说明PM_(2.5)中NO_(3)^(-)气溶胶在形成过程中主要受HNO_(3)的限制,整个春节PM_(2.5)中铵盐主要以NH_(4)HSO_(4)、(NH_(4))_(2)SO_(4)和NH_(4)NO_(3)的形式存在.ρ(PM_(2.5))与NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、NH_(4)^(+)、湿度均显著正相关,ρ(PM_(2.5))与PBL显著负相关.湿度较小时,NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)浓度主要受到酸度影响,而湿度较大时,NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)浓度主要受含水量影响,温度主要通过影响气溶胶含水量从而影响NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)浓度,O_(3)、NO_(x)、pH和含水量对SOA的生成有显著影响.

电子垃圾拆解地大气中二噁英、多氯联苯、多溴联苯醚的污染水平及相分配规律

研究了浙江台州电子垃圾拆解地大气中二噁英(PCDD/Fs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)的污染水平、分布特征和相分配规律.通过对3个采样点的研究发现,ΣPCDD/F的浓度为2.91～50.6pg·m-3,其毒性当量为0.20～3.45pg(I-TEQ)·m-3,ΣPCBs的浓度和毒性当量分别为4.23～11.35ng·m-3,0.050～0.859pg(TEQ)·m-3,ΣPBDEs的浓度为92～3086pg·m-3此3类污染物的浓度高于一般城市地区.研究结果显示二噁英主要分布在颗粒物相,而多氯联苯主要分布于大气中的气相.通过污染物的气(气相)-粒(颗粒物)分配系数(Kp)与蒸气压(PL0)的关系式评价了污染物的气-粒分配行为.利用Junge-Pankow模型和Koa吸附模型预测了3类污染物在大气中的气-粒分配,并与实测值作了比较.结果表明,Junge-Pankow模型较好地预测了多氯联苯的气-粒分配,但是该模型较低地预测了二噁英在颗粒物上的组分,较高地预测了多溴联苯醚在颗粒物上的浓度.Koa吸附模型对于二噁英和多氯联苯的预测值与实测值较一致。

安徽燃煤电厂多环芳烃的历史排放量及影响因素分析

自2010年,中国燃煤电厂大范围普及的大气污染物净化设备极大地改变了多环芳烃(PAHs)的排放格局.本研究以中国煤炭重要产地安徽为例,建立自下而上的PAHs历史排放清单,分析2010年到2017年间PAHs的排放规模、强度和特征的变化.2017年煤粉炉和循环流化床锅炉的PAHs排放总量近似,分别为8600 kg和7800 kg.细分至不同城市,PAHs排放量最大的城市分别为淮南(3600 kg),淮北(3100 kg),马鞍山(1800 kg).不同锅炉类型的年均排放速率和排放强度产生极大的差异,循环流化床炉的年均排放速率和排放强度(7.2 kg·t^(-1)和2.1 kg·MW^(-1))分别是煤粉炉(1.1 kg·t^(-1)和0.19 kg·MW^(-1))的7倍和11倍.这主要是由于循环流化床的较低燃烧温度和不完全的燃烧条件所导致.PAHs排放量的时间尺度变化也较为显著,在2012年至2017年间,随着燃煤电厂对小锅炉的关闭和大气污染净化设备的革新升级,单位锅炉的PAHs排放强度不断降低.此外,PAHs的排放格局还受到气温变化的影响,在相对较热的夏季和较冷的冬季,过度使用空调也会造成电力的额外消耗,增加区域PAHs的排放强度.

大气中的单环芳香族硝基化合物

单环芳香族硝基化合物(Nitrated mono-aromatic hydrocarbons,NMAHs)是大气中备受研究关注的一类物质,其同系物种类繁多且理化性质具有显著差异。随着研究技术的进步,外场观测能识别更丰富的NMAHs物种,实验室研究也逐渐能揭示不同NMAHs物种的生成机制。基于此,本文调研了过去近15年国内外已发表有关大气中NMAHs的文献。我们首先归纳和梳理了大气NMAHs在欧洲地区和中国地区以及其他地区的时空分布、主要来源、“气-粒”分配等特征。其次,我们结合实验室实验和外场观测结果总结了NMAHs的生成及损耗机制,并探讨了在光吸收特性、环境健康效应以及相关测量技术等方面的研究进展。最后,本文总结并提出大气NMAHs研究中仍需要解决的科学问题和未来可能的研究方向。