淮北童亭矿区煤矸石中烷基多环芳烃污染特征

煤矸石作为煤的副产品是目前我国排放量最大的工矿业固体废弃物之一。以往针对矿区有机污染物的研究多集中于土壤、水和气溶胶,且对煤矸石污染的研究多集中在重金属,缺乏对煤矸石中烷基多环芳烃(aPAHs)的研究。以童亭矿区14个煤矸石样品为研究对象,采用气相色谱串联三重四级杆质谱(GC-MS)测定了样品中aPAHs和被美国环保署(EPA)确定为优先控制的16PAHs的浓度。研究表明,煤矸石样品中aPAHs含量为910~39335μg/kg,平均13529μg/kg,是16PAHs的5.45倍;2环和3环aPAHs占比最多,分别为45%和44%,其中烷基萘和烷基菲含量最高,二者总量占aPAHs总量的87%;同时,C0-C4 PAHs、C0-C4 NAP与C0-C4 PHE均呈“钟型”分布,属于典型的成岩源特征。风化煤矸石中aPAHs含量均值(17058μg/kg)高于新鲜煤矸石(9999μg/kg),这可能是由于风化煤矸石自解聚作用及其破碎化,提高了PAHs的萃取效果。在中国东部类似研究区生产中的煤田众多,是否普遍存在煤矸石衍生的多环芳烃污染问题,值得今后关注和调查研究。

典型烟煤中游离态母体及烷基多环芳烃的含量和组成特征

民用燃煤是我国最重要的多环芳烃(PAHs)和黑碳(BC)排放源,但排放因子明显受控于煤的地质成熟度,可能与煤中游离态PAHs的含量和组成相关。本研究选择6种不同成熟度的烟煤(干燥无灰基挥发分含量V_(daf)为19.4%~48.3%),以二氯甲烷为溶剂进行索氏抽提获得煤中游离态PAHs,通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行分析检测,获得16种优控母体PAHs(pPAHs)和16种烷基PAHs(aPAHs)的含量和组成特征,并探讨PAHs的含量和组成及与煤成熟度的关系,为研究民用燃煤PAHs和BC的生成机理提供支持。结果表明:(1)6种烟煤中PAHs的总含量为39.8~289.0 mg/kg,中等挥发分烟煤(V_(daf)为25.6%~35.5%)明显高于高挥发分和低挥发分烟煤,不同烟煤之差可达7倍,这与民用燃煤排放PAHs和BC的情况相似;(2)6种烟煤中pPAHs的含量范围为8.3~58.4 mg/kg,在V_(daf)为25.6%~30.5%时最高;aPAHs的含量为31.4~236.5 mg/kg,在V_(daf)为25.6%和35.5%时呈双峰分布;aPAHs含量平均比pPAHs高4倍,这种趋势以及PAHs含量范围与煤烟成分基本一致的情况,说明民用燃烧条件下煤烟成分对原煤游离态PAHs有较好的继承;(3)组成方面:pPAHs在V_(daf)为25.6%以下时以低环(2~3环)为主,而在V_(daf)高于30%时以中高环(4~6环)为主;aPAHs的情况相似,即中高成熟度烟煤以低环为主,而4环aPAHs在V_(daf)为30.5%~35.5%最高;PAHs组成上的这种变化趋势很好地反映了煤化学结构随成熟度演变的规律,也能较好地解释中等挥发分烟煤PAHs和BC排放因子最高的现象。

煤矿区地表土中烷基多环芳烃的定量方法研究

我国土壤中关于美国EPA优先控制的16种母体多环芳烃(16PAHs)的分析方法已较成熟且得到广泛应用,而针对烷基多环芳烃(a-PAHs)的测试和定量方法研究则较少。本研究建立了二氯甲烷超声萃取、净化,气相色谱-串联质谱法全扫描模式同时测定土壤中51种a-PAHs及16PAHs的方法。通过分析质量色谱图和质谱图,并结合NIST谱库对未知化合物进行定性,采用相对响应因子法实现目标化合物的定量分析。结果表明,27种多环芳烃混合标准液在0.05~0.8 mg/L范围内的线性关系良好,相关系数(R^(2))优于0.99,基质加标回收率在73.11%~119.8%之间,精密度(RSD)为1.07%~14.3%。对来源于4个煤矿区的地表土样进行测试,多环芳烃类化合物(PACs)的平均浓度为24543μg/kg(10606~36414μg/kg)。其中,a-PAHs总量均值为18815μg/kg(7059~26810μg/kg),是16PAHs均值(5728μg/kg)的3.3倍,表明煤矿区中的a-PAHs污染值得关注。该方法操作简便、快速准确、成本较低,适合土壤中a-PAHs及16PAHs的检测,并可为今后研究和评价煤矿区多环芳烃污染提供参考。

烷基化多环芳烃的细菌降解研究进展

烷基化多环芳烃(alkylated polycyclic aromatic hydrocarbons,A-PAHs)是以多环芳烃(PAHs)为母环,具有烷基侧链的稠环芳香烃,是一类在环境中广泛存在的持久性有机污染物.微生物降解是其在环境中降解去除的主要途径,与真菌、藻类等相比,细菌降解A-PAHs得到更多的关注.本文对APAHs的污染现状及生态毒性,细菌降解甲基萘、甲基菲的研究进展进行了概述,以PAHs的降解酶和降解基因作为参考,总结了A-PAHs可能涉及的降解酶及降解基因.本文有助于了解环境中A-PAHs的生物降解研究现状,为寻找高效的A-PAHs降解方法及减轻其生态风险提供理论依据.

褐煤及其低温热解半焦中可溶多环芳烃特征

低温热解提质是实现褐煤清洁高效利用的重要途径之一。半焦作为提质后的固体产物在工业和民用清洁燃料方面得到广泛应用。以来自中国内蒙古(SHM)、印度尼西亚(YN)和蒙古国(WM)的3个褐煤及其550℃下热解半焦为样本,采用溶剂萃取结合GC/MS分析的方法研究其可溶多环芳烃(PAHs)含量及组成特征。结果显示,3个褐煤的PAHs总量(∑PAHs)、US EPA规定的优控16种PAHs质量分数(∑16PAHs)及对应烷基取代PAHs质量分数(∑aPAHs)分别在4 362~125 635、1 871~35 039和1 723~61 757 ng/g,揭示了不同来源褐煤的PAHs含量差异显著且aPAHs含量丰富的特征。3个褐煤对应热解半焦的∑PAHs、∑16PAHs和∑aPAHs质量分数分别在4 679~10 289、1 831~6 354和744~2 737 ng/g。不同来源褐煤产出半焦的PAHs含量变化不同,SHM半焦的PAHs含量显著低于原煤,YN半焦的PAHs含量高于原煤,WM半焦中PAHs总量与其原煤相近,但其16PAHs含量较原煤相比有所增加。半焦的∑aPAHs含量均低于对应母体∑16PAHs含量,表明存留于半焦的PAHs以热力学更稳定的母体形式为主。褐煤和半焦的PAHs组成均以2~3环为主,尤其YN半焦中萘及烷基萘含量显著高于原煤,是其PAHs总量增大的主要原因。YN褐煤热解过程中发生了煤分子内的激烈裂解反应并有大量小分子PAHs生成。不同褐煤及其半焦的可溶PAHs变化不同,不仅从分子层面反映不同煤在热解过程中的物理化学反应不同,也反映了煤大分子结构特征差异。

韩家湾煤及其热解半焦中多环芳烃分布特征研究

低阶煤的热解是其深加工工艺的基础,为探究其固体产物半焦中多环芳烃(PAHs)的含量水平及组成特征,以陕西榆林韩家湾次烟煤及其不同温度条件下(350℃~700℃)生成的热解半焦为样品,采用溶剂萃取结合GC/MS方法分析其中PAHs分布特征。结果显示:韩家湾原煤中16种优控母体(美国环保署规定)PAHs含量(∑16PAHs,15161 ng/g)低于对应烷基取代PAHs含量(∑aPAHs,24055 ng/g),380℃热解半焦中∑16PAHs(19003 ng/g)和∑aPAHs(45009 ng/g)均呈极大值;半焦中∑16PAHs和∑aPAHs随温度呈先增后降的变化趋势,但aPAHs含量随热解温度变化的幅度大于16PAHs含量变化的幅度,推测热解过程释放的PAHs可能以aPAHs为主;16PAHs组成上,原煤以4环母体PAHs为主,半焦中则以2~3环PAHs为主;350℃~400℃热解半焦中萘和烷基萘含量显著高于原煤中相应成分的含量,表明煤在低温热解时发生裂解反应并生成大量萘系物。

典型煤矿区土壤中多环芳烃类化合物的污染特征

以3个煤矿区土壤中多环芳烃类化合物(PACs)为研究对象,结合正定矩阵因子分析(PMF)和蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟,分析典型煤矿区土壤中PACs污染的来源和致癌风险.结果显示,石嘴山煤矿、棋盘井煤矿和石炭井煤矿周边土壤中ΣPACs分别为21862,6226,2278μg/kg.受煤矿区影响显著的地区土壤中PACs组成类型丰富且以低环为主.同时,烷基多环芳烃(aPAHs)含量明显高于母体多环芳烃(16PAHs).PMF溯源结果显示煤矿区土壤中PACs污染以煤和煤矸石颗粒为主要污染源,其次是交通源.Monte-Carlo模拟显示,3个煤矿区均对当地居民存在潜在致癌风险,尽管研究区受涉煤污染源影响显著,但煤炭燃烧才是致癌风险的主要贡献者.此外,Monte-Carlo模拟相较于终生致癌风险模型(ILCR)准确性更高,而传统采取ILCR进行风险评估低估了实际成人的致癌风险.

南极布兰斯菲尔德海峡表层沉积物烷基芳烃化合物

1引言芳烃化合物广泛分布于沉积物（古老和现代）、石油和煤炭中，它与沉积有机质的演化与成熟度有着密切的关系，如二甲基素的相对丰度变化，反映了有关沉积物成熟度的信息；又如二甲基带与三甲基察的相对丰度可作为原油成熟度的标志，它优于以生物标志物作为依据的指标?..

淮北矿区煤矸石多环芳烃污染特征及毒性评价

利用气相色谱-三重四级杆质谱(GC-MS/MS)对采自刘桥二矿的13件煤矸石样品(7件新鲜煤矸石样品,6件风化煤矸石样品)中16种优先级母体多环芳烃(16PAHs)和烷基多环芳烃(a-PAHs)进行了定性和定量分析.结果表明:煤矸石中不仅含有16PAHs,而且含有对应的a-PAHs,后者含量(均值587.88ng/g,n=13)普遍高于前者(均值505.23ng/g,n=13).16PAHs以萘,菲,为主,分别占16PAHs总和的15%,33%和15%;a-PAHs则以烷基萘与烷基菲为主,分别占a-PAHs总和的22%与40%.风化样品中Σ16PAHs及Σa-PAHs含量均高于新鲜样品,仅苯并[a]芘,二甲基取代菲风化后含量降低,相对应的一甲基苯并[a]芘(C_(1)-BaP),菲在风化后升高.特征比值法显示,煤矸石样品满足0<C_(0)/(C_(0)+C_(1)-C_(4))PHE<0.25,0.2<C_(0)/(C_(0)+C_(1)-C_(5))NAP<0.55,且运用这一比值对煤炭,石油,沉积物样品进行分析也有较好的分散度,能够用于区分煤矸石源PAHs.毒性评价显示煤矸石中BaP等效浓度达到194.60ng/g,a-PAH尤其是C_(1)-BaP贡献了大部分的毒性风险.本文为PAHs源解析提供了煤矸石来源的基础实验数据及判定此来源的特征比值,并揭示了煤矸石中PAHs可能具有的潜在生态风险.

长江口-杭州湾沉积物中多环芳烃及其衍生物的赋存特征及来源解析

多环芳烃是一类典型的持久性有毒物质,而有关其衍生物的报道目前仍十分有限。该研究对长江口-杭州湾及其近岸海域表层沉积物中16种母体多环芳烃(parent polycyclic aromatic hydrocarbons,P-PAHs)、12种烷基多环芳烃(alkyl polycyclic aromatic hydrocarbons,A-PAHs)以及10种硝基多环芳烃(nitro polycyclic aromatic hydrocarbons,N-PAHs)进行了定量分析。结果表明,表层沉积物中16种母体多环芳烃(∑_(16)P-PAHs)、12种烷基多环芳烃(∑_(12)A-PAHs)和10种硝基多环芳烃(∑_(10)NPAHs)的平均浓度分别为108 ng/g(dw,干重)、24.2 ng/g(dw)和7.02 ng/g(dw);柱状沉积物三者的平均浓度范围分别为28.9~252 ng/g(dw)、8.13~28.5 ng/g(dw)和2.94~13.5 ng/g(dw),其中∑_(16)P-PAHs和∑_(12)A-PAHs随着年代增加整体呈现上升趋势。PAHs及其衍生物的污染模式以及特征比值结果表明,长江口及近岸海域表层沉积物中的PAHs主要来自化石燃烧,但周边的港口和船运业务,一定程度上可能增加石油类物质泄漏所带来的环境风险。

莱州湾大气颗粒相中多环芳烃及其衍生物的赋存特征

多环芳烃作为一类典型的持久性有毒物质,一直是环境领域关注的热点和重点,有关多环芳烃衍生物的报道,尤其是有关大气中烷基和硝基多环芳烃的研究报道仍非常缺乏。本研究选取莱州湾刁龙嘴为采集区域,对大气颗粒相样品中16种母体多环芳烃(PAHs)、12种烷基多环芳烃(A–PAHs)和25种硝基多环芳烃(N–PAHs)进行分析。结果表明,16种母体多环芳烃(Σ_(16)PAHs)的浓度范围为517.2~64124.8 pg/m^(3);12种烷基化多环芳烃(Σ_(12)A–PAHs)的浓度范围为273.6~5897.3 pg/m^(3);25种硝基化多环芳烃(Σ_(25)N–PAHs)的浓度范围为113.5~1032.3 pg/m^(3)。3种类型多环芳烃的浓度和污染模式均表现出明显的季节变化特征,其中,夏季,2环、3环的PAHs、A–PAHs和N–PAHs比例相对较高,而冬季4环及以上单体的比例偏高。PAHs的特征比值表明,莱州湾刁龙嘴地区PAHs的来源主要以柴油、煤及生物质燃烧为主。Σ_(16)PAHs、Σ_(12)A–PAHs和Σ_(25)N–PAHs与温度均呈现出显著的负相关性(R^(2)=0.94,p<0.01;R^(2)=0.61,p<0.01;R^(2)=0.74,p<0.01),说明温度是影响颗粒相吸附芳烃类物质的一个主要因素。此外,三者之间Pearson相关关系表明,PAHs及其衍生物表现出相同的污染来源和相似的环境行为。