广州大气中二噁英的浓度分布和几种典型二噁英排放源的初步研究

摘要

持久性有机污染物具有难降解性、长距离迁移性和生物富集性，并且对生态环境存在潜在的危害，近年来已成为重要的国际化环境问题之一，二噁英就是持久性有机污染物的典型代表。了解二噁英的污染现状、排放源信息，以及以这些资料为基础建立起有效的污染对策和相应的法规政策等成为了当前国际社会最为紧迫的课题。本文对我国典型的南方城市广州大气中二噁英的环境行为(时空分布、来源、迁移和转化)进行了研究，并初步计算了广州居民的呼吸暴露风险；对影响广州大气质量的几种二噁英排放源进行初步的研究。
　　 广州大气中二噁英的浓度水平受地区环境的影响较大，花都区、荔湾区、天河区和黄埔区大气颗粒物中二噁英的平均浓度(毒性当量浓度)分别为：3815fg/m3(104.6fgI-TEQ/m3)、12777 fg/m3(430.5fgI-TEQ/m3)、6963 fg/m3(163.7fgI-TEQ/m3)和10953fgm3(769.3fgI-TEQ/m3)；其浓度分布规律为：郊区＜居民区＜工业区。由于受到工业活动的影响，荔湾区和黄埔区是污染相对严重的区域。另外，本文对天河区大气进行了年度监测，结果表明其二噁英年平均浓度(毒性当量浓度)为：5295 fg/m3(240.1fgI-TEQ/m3)。天河区大气中二噁英的浓度在温度高的季节比较低，在温度低的季节较高。
　　 广州大气中二噁英的分布模式较为稳定，OCDF、OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和1,2,3,4,6,7,8-HpCDD四种化合物的浓度相对较高，其贡献之和超过总浓度的50％；2,3,4,7,8-PeCDF是所有单体中对总毒性当量贡献最大的一个，其范围为25％-40％。稳定的分布模式表明各地区的污染源相对固定，并且不具有季节性，各区域的排放源和区域的性质及功能相关，同时直接影响各区域的空气质量。
　　 广州大气中二噁英在气相中所占的比例随氯原子数的增加而降低，四氯代的两种化合物大部分分配在气相，其范围为30％-100％；约有50％的五氯代二噁英分布在气相；六到八氯代的二噁英基本分布在颗粒相，气相中的比例一般不超过20％。
　　 比较广州四城区呼吸暴露风险和日摄入量，荔湾区居民的暴露风险最大，尤其是儿童，其日摄入量为4.1 pg I-TEQ/kg/day，该值已经超过世界卫生组织规定的日摄入量的耐受范围。在天河区污染较为严重的日子里，居民的日摄入量也可能超过世界卫生组织的规定，例如：2005年1月6日，天河区成人和儿童的日摄入量分别为：3.2 pg I-TEQ/kg/day和4.3 pg I-TEQ/kg/day。如果存在特殊的污染，该地区居民的健康也会受到威胁。
　　 通过对几种二噁英排放源的初步研究表明：电子垃圾焚烧，餐饮废气和汽车尾气都是广东地区潜在的二噁英排放源，后两种则是广州市的二噁英排放源。三种源的排放浓度(毒性当量)分别为：135666 fg/m3(7509.5fgI-TEQ/m3)；17826fg/m3(1821.1fgI-TEQ/m3)；5176 fg/m3(251.8fgI-TEQ/m3)。电子垃圾焚烧不仅是溴代二噁英的重要排放源，同时也是氯代二噁英的重要排放源，对周围地区大气环境影响很大。由于燃烧材料，燃烧条件和燃烧程度等的不同，二噁英在三种排放源的气固分配比例有所不同。在餐饮废气和汽车尾气中，超过90％的二噁英集中在颗粒相上；电子垃圾焚烧废气中，超过30％的二噁英集中在气相，二噁英在气相中的比例随氯原子数的增加而降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1二噁英的结构及其理化性质

1.2二噁英的毒性及风险评估

1.3二噁英的主要来源

1.4二噁英的检测方法

1.4.1同位素稀释法

1.4.2生物检测法

1.5国内外大气二嗯英的研究现状

1.5.1大气中PCDDs/PCDFs的混合模式

1.5.2大气中二噁英的时间变化

1.5.3大气中二噁英的气固分配

1.5.4大气颗粒相中二噁英的粒径分布

1.5.5大气二噁英的沉降过程

1.5.6大气二噁英的长距离传输

1.6课题的意义、目的和主要研究内容

1.6.1目的和意义

1.6.2主要研究内容

第二章大气二噁英样品的采集和二噁英的测定方法

2.1分析方法

2.2安全问题

2.3试剂和标准

2.3.1浓硫酸、盐酸和无水硫酸钠

2.3.2溶剂

2.3.3硅胶

2.3.4碱性氧化铝

2.3.5二噁英标准溶液

2.4所用器皿的净化

2.5样品的采集和保存

2.5.1采样原理

2.5.2过滤和吸附材料

2.5.3采样装置

2.5.4样品保存

2.6样品前处理过程

2.6.1实验流程图

2.6.2样品抽提

2.6.3酸性硅胶床

2.6.4多段硅胶柱

2.6.5氧化铝柱

2.6.6氮吹定容

2 7仪器(HRGC/HRMS)分析条件

2.8定性和定量分析

2.8.1定性分析需要满足的条件

2.8.2定量分析需要满足的条件

2.8.3二噁英化合物的定量计算

2.9质量保证和质量控制

2.9.1滤膜和PUF穿透性实验

2.9.2前处理过程

2.9.3仪器监控

2.9.4数据处理

第三章广州大气颗粒相中二噁英的空间分布研究

第一节广州大气颗粒相中二噁英的初步研究

3.1.1实验部分

3.1.2结果和讨论

3.1.3小结

第二节颗粒相中二噁英和元素碳/有机碳的关系

3.2.1实验部分

3.2.2结果和讨论

3.2.3小结

第四章广州大气中二噁英的时间分布研究

4.1实验部分

4.1.1采样点背景、位置及特点分析

4.1.2样品分析

4.2结果和讨论

4.2.1TSP和二噁英的时间变化趋势

4.2.2国内外大气二噁英时间变化趋势的对比

4.2.3二噁英同系物单体的分布特征

4.2.4二噁英在气相和颗粒相中的分布

4.2.5源分析

4.2.6呼吸风险评价

4.3小结

第五章二噁英污染源的初步研究

5.1实验部分

5.1.1采样点背景、位置及特点分析

5.1.2样品分析

5.2结果和讨论

5.2.1排放源所排放二嗯英的浓度

5.2.2国内外相同排放源的比较

5.2.3同系物的分布模式和特征

5.2.4气固分配

5.3小结

第六章工作总结与展望

6.1工作总结

6.2本研究的特色及创新之处

6.3不足之处和下一步工作的建议

参考文献

攻读博士学位期间(待)发表的文章

致谢