南京市大气环境中挥发性有机物污染的研究外文翻译资料

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南京市大气环境中挥发性有机物污染的研究

刘明 孙成 苗欣

（污染控制与资源化研究国家实验室，南京大学环境学院，南京 210093）

薛光璞

（南京环境监测中心站 南京 210013）

摘要 在2001年完成的对南京不同地区挥发性有机物进行为期10月的监测方案。被采集的空气样品通过由热解吸，气相色谱和质谱组成的分析系统。总共监测到189种挥发性有机物包括39种芳香族化合物，51个烯烃类物质，更多的是有氧化合物例如醇，酮，醛等。特别地，苯，甲苯，乙苯和二甲苯有更高的浓度。每年苯，甲苯，乙苯和二甲苯的平均标准浓度分别是9.04,10.22,3.57和5.04mu;g·Nm- 3。这些污染物明显的阐明了地区的特征。大多数高浓度的挥发性有机物，尤其是苯，甲苯，乙苯和二甲苯都被在交通区域所检测到。大气中挥发性有机物的浓度对风速和温度敏感，所以，在采样周期的研究中挥发性有机物的污染程度在九月份是最严重的。苯，甲苯，乙苯和二甲苯之间的比值和它们的相关性表明了机动车尾气的排放是南京挥发性有机物的主要来源。

关键词 挥发性有机物，气相色谱-质谱联用法，苯系物，机动车尾气排放。

1简介

挥发性有机物（VOCs）是城市大气中重要的空气污染物。一些挥发性有机物是有毒的并且致癌的。人们对暴露于挥发性有机物的关注主要是它会不会对人体健康导致重大的风险。尽管全世界的城市中的挥发性有机物尤其是苯和它的其他存在形式的潜在毒性仍然是未知的，环境中的挥发性有机物是由不同的城市所排放出来的，包括工业源和自然源。以前的研究表明，机动车尾气的排放和工业活动是城市地区挥发性有机物的主要来源。普费弗（1994）的报告表明环境空气中高达90%的苯是来自于交通。尽管挥发发性有机物尤其是苯以及它们存在于城中中的潜在毒性在世界范围内是公知的，但是在中国却很少展开对挥发性有机物的相关研究。

在这个研究中，气相色谱仪和气相色谱质谱联用仪（GC-MS）被用做研究南京市挥发性有机污染物的存在形式和来源的工具。

2 实验

2.1 野外采样

野外空气采样是从五个不同的采样地点采集，分别是交通中心（SY），市中心（FIM），工业区（DCZ），居住区（RJL）和森林地区（ZSL）（背景值）。样品采集时间从2001年二月份到九月份。用由美国泰克玛公司制造的泰克玛不锈钢多吸收剂吸收管样品的采集时间在早高峰（8:00—9:00）和晚高峰（13:00—14:00）时间。长度是7毫米，直径是0.25毫米的多吸收剂吸收管被Tanax TA和Carbonsieve S-III充满。空气采样是用一种便携式采样器从距离地面1.5m的空中以20ml/min的速率采集一个小时。采样后采样管被包含在一个加盖的玻璃盒中。他们被送回实验室并被在零下20度恒温冰箱中保存。样品被采集之后在72小时之内分析。

2.2 挥发性有机物分析

空气采集的样品被一个由热解吸法，色谱分析法和质谱分析法系统组成来进行分析。采样管在225摄氏度被用热的方法加热十分钟解除吸附。被解除吸附的挥发性有机物被载气氦气（99.9999%）运输到碳阱中，并且被零下150度的液态氮所降温。碳阱在225摄氏度下用热的解析方法解吸4分钟。挥发性有机物被转移到气相色谱柱（30m0.25mm1.4mu;m）。气相色谱柱的柱温箱温度设定为35摄氏度，4分钟。它以8摄氏度每分钟升温到230摄氏度并且保持5分钟。质谱仪被设定在电离模式和质量范围为35-300个M / Z。挥发性有机物质被它们的保留时间和质谱范围所鉴定。挥发性有机物浓度由外标法定量，这是由自动的高性能气相色谱质谱联用仪化学工作站执行的。标准气体为从Supelco公司环境保护局524.2混合的挥发性有机物，并且被用来作为方法验证。

3 结果和讨论

3.1 挥发性有机物质和浓度

在这个研究中，总共收集了80个空气样品并且189种挥发性有机物被成功地鉴定。在这些挥发性有机物中有39个芳香烃（占所有种类的20.5%），51个烯烃（27.0%）和32个烷烃（16.8%）。苯（B），甲苯（T），乙基苯（E），二甲苯（X）中，苯乙烯，氯化苯，四氯乙烯等是由美国环境保护局定义的优先监控的的污染物，芳香族挥发性有机化合物是南京地区占主导优势的挥发性有机物。表1总结了五个地区中14种占优势的挥发性有机物的平均和最大浓度。

在最大和平均浓度的形式中大多数的高浓度挥发性有机物被发现在交通中心区（SY），其次是商业和旅游地区（FZM），挥发性有机物的浓度在背景值地区（ZSL）的浓度最低。图一展示了在五个地区挥发性有机物浓度的年平均浓度。在交通中心区大多数芳香族挥发性有机物的浓度超过55mu;g·m^{- 3}，尤其是苯系物，虽然一些挥发性有机物并没有在背景值地区被检测到。

3.2 挥发性有机物的周期性变化规律

挥发性有机物的污染程度被发现对于风速和温度是敏感的。作为一个典型的采样地区，有重要意义周期性变化规律在交通中心区被发现。挥发性有机物的浓度通常从二月增长到九月。在这个地区，由于所有的采样品都是从有卡车经过的道路采集并且也没有其他的挥发性有机物的来源，所以可以猜想机动车尾气的排放是挥发性有机物主要来源。

高风速导致了挥发性有机物的快速分解，因此挥发性有机物的浓度在九月份比较高然而在二月份比较低。其他的因素也许也很重要，例如，挥发性有机物的降解通常会发生在有羟基自由基反应的空气中。羟基自由基的浓度水平在冬天很低，大概在（0.2 0.1）106分子*m^-3，在夏天很高，大约在（2.0 1.0）106分子*m^-3.因此，挥发性有机物的浓度在冬天（九月末）比在夏天（5月末）高。由于C4-benzene的低浓度，所以它季节性变化规律并不明显。图二展示了交通中心区的苯系物的季节性变化规律。

3.3 苯系物的比率和相关性

以前的研究可以看出不同的芳香族挥发性有机物的比率和相关性在鉴别挥发性有机物排放源的时候很有用。

在这个研究中，五个采样地区的B:T，B:E，B:X，T:E和T:X的平均比率分别是0.84,3.40,2.80,3.0和2.63。显而易见的是，这些比率被一个低B:T比率和高的B:E，B:X，T:E和T:X所支配。这些都是由于在甲苯，苯，乙苯和邻二甲苯中甲苯的相对较高的浓度所导致的。一些相似的原因来解释B:E和B:X的高比率。在全世界不同地区的周围环境空气中B:T的比率从0.25到0.5。 机动车尾气排放的研究报告通常表明B:T的比率是0.5。南京的平均B:T的比率是0.84表明机动车尾气的排放是该地区的挥发性有机物的主要来源。

表二表明了五个地区的苯系物浓度的线性相关系数（R²），在交通中心区和商业旅游中心地区可以发现强烈的线性相关。这表明，机动车尾气的排放是这个地区的主要挥发性有机物的来源。在住宅区的弱相关性表明有其他的挥发性有机物来源。在建筑物和建造业，制造过程，加热和烹调过程中常规有机溶剂的使用也有助于挥发性有机物水平的提升。

4 结论

在南京地区占主要优势的挥发性有机物是芳香烃。南京地区的挥发性有机物浓度和特性有一个强的空间和季节性波动，大多数高浓度的挥发性有机物被发现在交通中心区。风速和温度是两个主要的控制苯的通常水平参数。对苯系物的比值和其他相关性的分析表明机动车尾气的排放是南京地区的挥发性有机物的主要来源。

这项研究发现强调了如今去鉴定南京有毒的挥发性有机物的来源和暴露于这些气体的健康影响是很迫切的。气相色谱质谱联用仪搭配泰利斯吸收管可被应用于监控空气污染并且应该在未来被广泛应用。

参考文献

南京市大气中挥发性有机物污染的研究

刘明,孙成,苗欣

南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京, 210093;

薛光璞

南京环境监测中心站,南京, 210013

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