長春市夏季大氣中多環芳烴的污染水平及健康風險評價

莊卉嫣，王清然，古麗胡馬爾·艾熱提，胡賽男，計易彤，徐林林

(長春師范大學化學學院，吉林長春 130032)

長春是吉林省省會，東北地區的中心城市之一，是重要的工業基地和全國綜合交通的樞紐。其夏季氣候干燥，人們因外出活動暴露于大氣PM2.5中， PM2.5粒徑小，比表面積大，易將附帶的各種多環芳烴危害物輸送到呼吸系統深處，PAHs帶來的人體健康危害值得重視[3-4]。本文采用苯并[a]芘質量濃度和苯并[a]芘等效質量濃度BaPE兩個指標評估大氣中多環芳烴的健康風險，為該地區今后治理大氣環境污染提供依據。

1 實驗部分

1.1 材料與方法

1.1.1 儀器與試劑

KB-120F型智能TSP-PM10中流量采樣器配套PM2.5切割器(青島金仕達電子科技有限公司)；100QSE型快速溶劑萃取儀(北京業之恒科技有限公司)；UPLC(IClass)—TQS型超高效液相色譜和三重四極桿質譜聯用系統(美國Waters公司)。

16種PAHs標準試樣(美國Supelco公司)；正己烷、乙腈等試劑(上海博美公司)。

1.1.2 采樣與處理

在長春市區設置8個采樣點，按照不同的功能區類型，分布于長春市勞動公園混合區、汽車廠工業區、東部快速路交通區、凈月高校文教區和北湖郊區。采集時間為5月、6月和7月，每月采集一次，每次連續采集12 h，空氣流量為100 L·min-1。為減輕高大建筑物和樹木的影響，盡可能選擇微風、開闊的地區放置大氣采樣器。采樣點及位置見表1。

表1 采樣點及位置

根據采樣后濾膜質量的增值得到粉塵質量。將濾膜干燥24 h后剪碎，并用1∶1混合的正己烷和乙腈作為提取劑放入快速溶劑萃取儀萃取，采用超高效液相色譜和質譜聯用技術(UPLC-MS)對樣品進行分析檢測。

1.2 健康風險評價方法

目前普遍采用具有強致癌毒性的BaP作為PAHs的代表物質進行健康風險評價，但是除了BaP外，其他高環PAHs同樣具有三致效應[5]。所以，本文通過Yassaa[6]等建議的BaP等效質量濃度BaPE(ng·m-3)來評價多種PAHs的健康風險，比單用BaP一個指標進行評價更全面、準確[7]。

BaPE=BaA×0.06+B(b+k)F×0.07+BaP+DBA×0.6+InP×0.08.

(1)

式中：BaA為苯并[a]蒽的質量濃度(ng·m-3)；B(b+k)F為苯并[b]熒蒽及苯并[k]熒蒽的質量濃度之和(ng·m-3)；BaP為苯并[a]芘的質量濃度(ng·m-3)；DBA為二苯并蒽的質量濃度(ng·m-3)；InP為茚并[1,2,3-cd]芘的質量濃度(ng·m-3)。

2 結果與討論

2.1 PAHs檢出濃度

長春市各功能區具有代表性的8個采樣點的檢測結果如表2所示。

表2 采樣點中16種PAHs的濃度(ng·m-3)

如表2所示，16種優控PAHs均有檢出。其中3環PAHs的含量最高，占ΣPAHs總量的30.18%，4環PAHs次之，占29.07%。5環PAHs和6環PAHs分別占21.96%和13.90%。2環多環芳烴Nap含量最小，僅占4.89%。由文獻資料可知，低環PAHs分子量較低，易因氣溫升高而揮發，或因紫外線的強輻射而降解；高環PAHs不易揮發，因此能更多地吸附于PM2.5上；而4環PAHs能較穩定地存在于固相和氣相中[8]。

2.2 ΣPAHs濃度水平分析

如圖1所示，各采樣點的夏季ΣPAHs總量濃度在19.28～79.42 ng·m-3之間，依次是汽車廠>長春東站>長春師范大學>勞動公園>岱山公園>北湖公園>吉林財經大學>吉林建筑大學，平均值為48.61 ng·m-3。其中汽車廠位于長春市主要的工業區附近，且采樣點周圍車流量大，導致其ΣPAHs濃度最高。長春東站采樣點四周建筑物較多，風力小，且周邊有較多交通干線，污染物較難擴散，其ΣPAHs為75.24 ng·m-3。長師采樣點處于長吉北線和東環城路交叉路口、順發石材城邊，附近有較多工廠，汽車尾氣及工廠廢氣的排放使其ΣPAHs濃度較高，為56.41 ng·m-3。勞動公園是商業交通居民混合區，人口密度大，流動量大，所以ΣPAHs濃度稍高，為50.61 ng·m-3。岱山公園采樣點雖位于工業區附近，但其周圍的綠化覆蓋率高，采樣時空氣流暢，導致其ΣPAHs遠低于附近的汽車站采樣點,為46.59 ng·m-3。北湖公園采樣點的ΣPAHs為34.54 ng·m-3，其附近除道路揚塵外沒有明顯污染源，周圍開闊。凈月區是非工業區，其大氣狀況良好，因此吉林財經大學和吉林建筑大學采樣點的ΣPAHs處于最低水平，分別為26.81 ng·m-3和19.28 ng·m-3。

圖1 夏季各功能區采樣點ΣPAHs總量濃度

通過比較發現，交通區及工業區的污染程度較為嚴重，但就總體而言，整個長春地區大氣中的ΣPAHs濃度處于較低水平。

2.3 BaP濃度水平分析

根據美國環保局數據庫資料顯示，BaP是具有強致癌性的化合物，因此國內外學者常用BaP作為PAHs的代表物質分析健康風險。世界衛生組織推薦的BaP濃度為1 ng·m-3，我國規定的限值為10 ng·m-3。由圖2可見，8個采樣點的BaP質量濃度在0.12～3.20 ng·m-3，都遠低于我國限值，但是只有吉林建筑大學、吉林財經大學和北湖公園3個采樣點符合世衛組織的推薦值。綜上所述，長春市夏季大氣中的BaP濃度水平低，對人體的健康風險處于可接受水平。

圖2 夏季各功能區采樣點BaP質量濃度

2.4 BaPE濃度水平分析

BaP等效質量濃度BaPE的計算結果如圖3所示，與BaP的濃度水平比較一致。其中汽車廠的濃度水平最高，為6.71 ng·m-3，吉林建筑大學濃度水平最低，為1.17 ng·m-3，8個功能區代表性采樣點的平均值是4.17 ng·m-3。通過與北京[9](97.59 ng·m-3)、青島[10](0.0636 ng·m-3)等地區相比可見，處于較低濃度水平。

圖3 夏季各功能區采樣點BaPE質量濃度

3 結論

通過2017年5月1日至7月30日對長春市各代表性功能區的8個采樣點的采樣及檢測，得到ΣPAHs總量濃度在19.28～79.42 ng·m-3之間，BaP質量濃度在0.12～3.20 ng·m-3之間，BaPE質量濃度在1.17～6.71 ng·m-3之間，處于輕微污染水平。通過對采樣點所在功能區的分析表明，長春市夏季大氣PM2.5中的PAHs污染在交通區及工業區較嚴重。長春地區大氣中的PAHs總體上對人體沒有明顯危害，其健康風險處于可接受水平。