矿业城市大气颗粒物中PAHs污染特征及来源解析

矿业城市大气颗粒物中PAHs污染特征及来源解析煤炭开采、运输和燃烧利用过程是产生大气颗粒物的重要来源,其中所含的多环芳烃具有致癌、致畸、致突变作用,严重危害人体的健康。本次研究在调研国内外文献的基础上,以典型矿业城市淮南市大气颗粒物为研究对象,系统采集工业区、采矿区、商业区、文教区、居民区和对照区四季样品,运用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定样品中多环芳烃(PAHs)含量,探讨淮南市大气颗粒物中多环芳烃的时空分布和组成分布特征,同时使用BaP毒性当量法进行风险评估,最终结合特征比值法和主成分分析法对来源进行解析。主要获得以下结论：(1)PM2.5、PM10和TSP中ΣPAHs年平均值分别为31.06ng·m-3、187.63ng·m-3、220.59ng·m-3。浓度范围分别为16.87～79.56ng·m-3、147.43～241.23ng·m-3和170.89～285.99ng.m-3。总体来说,淮南市大气颗粒物中PAHs污染较严重。季节变化特征表现为冬季污染最严重,夏季污染最轻,春季和秋季污染程度相当。空间分布特征为采矿区>商业区>工业区>文教区>居民区>对照区。季节变化对大气颗粒物中PAHs的浓度影响最大的粒径是PM2.5,对TSP和PM1o的影响程度相当。受季节变化影响较大的功能区是商业区,其次为采矿区、工业区和文教区,居民区和对照区影响最小。(2)PM2.5、PM10和TSP中PAHs的具有相似的组成分布特征。在季节方面,四季的优势环数PAHs均为4环PAHs,燃煤特征明显；夏季3环的所占百分含量均比其他三季高,表现出生物质燃烧的特征；在空间方面,六个功能区的优势环数PAHs均为4环PAHs,其次为3环和5环PAHs,2环和6环PAHs含量相对较小。(3)通过对淮南市大气颗粒物中PAHs与一些气象条件的研究得出,PAHs浓度值随着温度的增高而降低。温度小于25℃时,风速与PAHs浓度值呈现负相关性；温度大于25℃时,风速与PAHs浓度相关性不明显。风向是影响PAHs浓度波动的重要因素。刮北风时PAHs浓度集中于20.32-39.40ng.m-3间,刮东南风时PAHs浓度集中于16.40-24.38ng.m-3间,反映出淮南市北部地区PAHs的背景值高于东南方的背景值。(4)健康风险评估结果表明,在季节方面,春季PM2.5中PAHs健康风险最大,PM10和TSP中冬季健康风险最大。在功能区方面,PM2.5和PM10中采矿区健康风险相对最大,TSP中商业区健康风险相对较大,三种粒径中居民区和对照区均相对较小。(5)来源解析结果表明,PM2.5中PAHs主要来自于机动车尾气排放、煤燃烧、生物质燃烧以及焦炉挥发,其中煤燃烧和机动车尾气排放为主要来源。PM1o中PAHs主要来源为煤和生物质燃烧以及交通污染,三者贡献率相差不大。TSP中PAHs主要来自于机动车尾气排放、煤燃烧、生物质燃烧以及焦炉挥发,其中煤燃烧和机动车尾气排放的贡献最大。