上海市大气降尘中多环芳烃的研究

论文摘要

大气降尘广义上是大气气溶胶的组成成分。2003年上海市环境空气质量报告指出，降尘污染负荷系数居全市主要污染物之首。目前对于大气颗粒物的研究主要集中在粒径较小的气溶胶等悬浮颗粒物上，如PM2.5以及PM10等。而降尘作为大气中其他颗粒物的重要的源和汇之一，不仅在上海，甚至全国对降尘及其中有机污染物的研究都很少。本论文针对降尘数据尤其是降尘中有机污染物多环芳烃（PAHs）研究较少的现状，对上海降尘中多环芳烃的组成、分布和来源以及其季节性特征进行了详细分析和探讨。并且针对室内空气污染的问题，分析了室内电器（计算机和空调）灰尘中多环芳烃的分布特征，同时对计算机里多环芳烃的源进行初步探讨和推断。本论文主要包括三个部分。第一部分为方法的选择和优化。采用具有操作方便、选择性好及污染小等优点的超临界流体萃取方法作为基本萃取手段，针对本论文的研究目的，优化萃取条件，并对降尘中的PAHs进行萃取，用气质联用仪进行定性和定量分析。第二部分研究上海降尘样品中PAHs的时空分布特点以及相关的源解析。采集了从2004年11月到2005年11月不同季节上海市不同功能区13个采样点的降尘样品。降尘中PAHs的年平均浓度范围在2.26-22.94μg g-1之间，2004年秋冬季较高，2005年春夏秋较低。其中以菲（Phe），荧蒽（Flu），芘（Pyr），屈（Chry），苯并[b]荧蒽（BbF）以及苯并[a]芘（BaP）含量较丰，其总量在∑PAH16中占的百分平均为64％。重交通区附近污染最为严重。降尘中小分子量PAHs较少。采用特征比值法和因子分析法对上海降尘中PAHs来源进行分析的结果表明，2005春夏秋季的主要源为机动车排放，而2004年秋冬季节的则为机动车与取暖排放的混合影响。另外通过BeP／BaP比值对PAHs的汇进行初步分析，发现太阳辐射对于PAHs的降解有一定影响。第三部分对室内电器中PAHs的分布进行了开创性研究。分别得出计算机和空调内灰尘中PAHs的含量分布。计算机中PAHs的总量大部分高于污染较为严重的交通区。室内吸烟是计算机多环芳烃的一个主要源。室内空调灰尘中PAHs的浓度水平低于计算机的，主要分布在3.64-16.62μg g-1范围内，不同的使用频率和室内通风状况对浓度的影响较大。另外通过实验初步证明计算机内部的电子元器件在加热时可以产生以萘（Nap）和菲（Phe）为主的小分子量PAHs，提出一个新的室内PAHs的污染源。通过SEM和TEM等实验手段分析室外降尘以及计算机内灰尘的颗粒状态和特征。说明降尘的潜在危害性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 多环芳烃的来源及其对人体健康的影响
• 1.1.1 多环芳烃的概况
• 1.1.2 环境中的多环芳烃
• 1.1.3 多环芳烃对人体健康的影响
• 1.2 降尘污染及其对环境的影响
• 1.2.1 大气降尘的概况
• 1.2.2 大气降尘的监测和收集方法
• 1.2.3 上海市大气降尘污染状况
• 1.3 降尘中多环芳烃的研究
• 1.4 室内降尘（灰尘）中多环芳烃的研究现状
• 1.4.1 室内灰尘的概况
• 1.4.2 室内电器中的灰尘
• 1.5 超临界流体萃取方法的简介
• 1.5.1 超临界流体萃取的基本原理
• 1.5.2 超临界流体萃取的优点
• 1.5.3 超临界流体萃取多环芳烃的研究现状
• 1.6 本课题的立题意义和研究目的
• 1.6.1 立题意义
• 1.6.2 研究内容和目的
• 第二章 实验部分
• 2.1 仪器设备与试剂
• 2.1.1 仪器设备
• 2.1.2 实验试剂和器材
• 2.2 样品分析
• 2.2.1 萃取过程
• 2.2.1.1 超临界流体萃取的基本实验条件
• 2.2.1.2 超声萃取的实验条件
• 2.2.1.3 萃取液浓缩
• 2.2.2 PAHs的定性和定量分析
• 2.2.2.1 操作条件和测定
• 2.2.2.2 标准曲线
• 2.2.3 全程质量保证和质量控制
• 第三章 超临界流体萃取法萃取降尘中多环芳烃的条件探索
• 3.1 SFE萃取降尘中多环芳烃的条件优化
• 3.1.1 温度的影响
• 3.1.2 压力的影响
• 3.1.3 时间的影响
• 3.1.4 吸收溶剂的影响
• 3.1.5 干燥剂的添加
• 3.2 确定优化的条件
• 3.3 超临界流体萃取法与超声萃取法的对比
• 3.4 小结
• 第四章 上海大气降尘中多环芳烃的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 采样点分布
• 4.1.2 采样方法
• 4.1.3 样品处理
• 4.1.4 样品萃取
• 4.1.5 萃取液浓缩
• 4.1.6 样品分析
• 4.2 大气降尘样品中各种多环芳烃的定性分析
• 4.3 大气降尘样品中16种优控多环芳烃的定量分析
• 4.3.1 上海大气降尘中16种多环芳烃的浓度水平
• 4.3.2 上海大气降尘中16种多环芳烃的分布特征
• 4.3.3 降尘中BaP的浓度分布
• 4.4 大气降尘中多环芳烃源的研究
• 4.4.1 通过分析各组分间的关系探讨降尘中多环芳烃的源
• 4.4.2 通过因子分析探讨降尘中多环芳烃的源
• 4.5 光降解对于多环芳烃的影响
• 4.6 降尘的颗粒状态特征
• 4.7 小结
• 第五章 室内电器灰尘中多环芳烃的研究
• 5.1 计算机内灰尘中的多环芳烃
• 5.1.1 实验部分
• 5.1.1.1 采样地点
• 5.1.1.2 采样和样品处理
• 5.1.1.3 样品萃取
• 5.1.1.4 萃取液浓缩
• 5.1.1.5 样品分析
• 5.1.2 计算机灰尘中多环芳烃的分布概述
• 5.1.2.1 校园内多种室内环境中多环芳烃的分布
• 5.1.2.2 网吧内计算机灰尘中PAHs的分布
• 5.1.2.3 计算机内不同环数PAHs的分布
• 5.1.3 不同室内环境和计算机使用情况对PAHs的影响
• 5.1.3.1 室内吸烟的影响
• 5.1.3.2 计算机使用时间的影响
• 5.1.2.3 不同部位灰尘中PAHs量的比较
• 5.1.2.4 其他影响因素
• 5.1.4 计算机灰尘中的苯并[a]芘
• 5.1.5 计算机内外多环芳烃的对比
• 5.1.6 计算机产生的灰尘和多环芳烃的暴露评估
• 5.1.7 计算机灰尘颗粒物的形态
• 5.2 计算机内灰尘中多环芳烃源的研究
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.2.2.1 以XAD-2为吸收基质
• 5.2.2.2 以处理后的实际降尘为吸收基质
• 5.3 空调过滤网上灰尘中的多环芳烃
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.1.1 采样点
• 5.3.1.2 采样和样品处理
• 5.3.1.3 样品萃取
• 5.3.1.4 萃取液浓缩
• 5.3.1.5 样品分析
• 5.3.2 总的分布
• 5.3.3 不同的影响因素
• 5.3.3.1 使用频率
• 5.3.3.2 通风条件
• 5.3.4 空调与计算机内多环芳烃的比较
• 5.4 小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录:博士期间论文发表情况
• 致谢