长春市夏季大气中多环芳烃的污染水平及健康风险评价

庄卉嫣，王清然，古丽胡马尔·艾热提，胡赛男，计易彤，徐林林

(长春师范大学化学学院，吉林长春 130032)

长春是吉林省省会，东北地区的中心城市之一，是重要的工业基地和全国综合交通的枢纽。其夏季气候干燥，人们因外出活动暴露于大气PM2.5中， PM2.5粒径小，比表面积大，易将附带的各种多环芳烃危害物输送到呼吸系统深处，PAHs带来的人体健康危害值得重视[3-4]。本文采用苯并[a]芘质量浓度和苯并[a]芘等效质量浓度BaPE两个指标评估大气中多环芳烃的健康风险，为该地区今后治理大气环境污染提供依据。

1 实验部分

1.1 材料与方法

1.1.1 仪器与试剂

KB-120F型智能TSP-PM10中流量采样器配套PM2.5切割器(青岛金仕达电子科技有限公司)；100QSE型快速溶剂萃取仪(北京业之恒科技有限公司)；UPLC(IClass)—TQS型超高效液相色谱和三重四极杆质谱联用系统(美国Waters公司)。

16种PAHs标准试样(美国Supelco公司)；正己烷、乙腈等试剂(上海博美公司)。

1.1.2 采样与处理

在长春市区设置8个采样点，按照不同的功能区类型，分布于长春市劳动公园混合区、汽车厂工业区、东部快速路交通区、净月高校文教区和北湖郊区。采集时间为5月、6月和7月，每月采集一次，每次连续采集12 h，空气流量为100 L·min-1。为减轻高大建筑物和树木的影响，尽可能选择微风、开阔的地区放置大气采样器。采样点及位置见表1。

表1 采样点及位置

根据采样后滤膜质量的增值得到粉尘质量。将滤膜干燥24 h后剪碎，并用1∶1混合的正己烷和乙腈作为提取剂放入快速溶剂萃取仪萃取，采用超高效液相色谱和质谱联用技术(UPLC-MS)对样品进行分析检测。

1.2 健康风险评价方法

目前普遍采用具有强致癌毒性的BaP作为PAHs的代表物质进行健康风险评价，但是除了BaP外，其他高环PAHs同样具有三致效应[5]。所以，本文通过Yassaa[6]等建议的BaP等效质量浓度BaPE(ng·m-3)来评价多种PAHs的健康风险，比单用BaP一个指标进行评价更全面、准确[7]。

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

(1)

式中：BaA为苯并[a]蒽的质量浓度(ng·m-3)；B(b+k)F为苯并[b]荧蒽及苯并[k]荧蒽的质量浓度之和(ng·m-3)；BaP为苯并[a]芘的质量浓度(ng·m-3)；DBA为二苯并蒽的质量浓度(ng·m-3)；InP为茚并[1,2,3-cd]芘的质量浓度(ng·m-3)。

2 结果与讨论

2.1 PAHs检出浓度

长春市各功能区具有代表性的8个采样点的检测结果如表2所示。

表2 采样点中16种PAHs的浓度(ng·m-3)

如表2所示，16种优控PAHs均有检出。其中3环PAHs的含量最高，占ΣPAHs总量的30.18%，4环PAHs次之，占29.07%。5环PAHs和6环PAHs分别占21.96%和13.90%。2环多环芳烃Nap含量最小，仅占4.89%。由文献资料可知，低环PAHs分子量较低，易因气温升高而挥发，或因紫外线的强辐射而降解；高环PAHs不易挥发，因此能更多地吸附于PM2.5上；而4环PAHs能较稳定地存在于固相和气相中[8]。

2.2 ΣPAHs浓度水平分析

如图1所示，各采样点的夏季ΣPAHs总量浓度在19.28～79.42 ng·m-3之间，依次是汽车厂>长春东站>长春师范大学>劳动公园>岱山公园>北湖公园>吉林财经大学>吉林建筑大学，平均值为48.61 ng·m-3。其中汽车厂位于长春市主要的工业区附近，且采样点周围车流量大，导致其ΣPAHs浓度最高。长春东站采样点四周建筑物较多，风力小，且周边有较多交通干线，污染物较难扩散，其ΣPAHs为75.24 ng·m-3。长师采样点处于长吉北线和东环城路交叉路口、顺发石材城边，附近有较多工厂，汽车尾气及工厂废气的排放使其ΣPAHs浓度较高，为56.41 ng·m-3。劳动公园是商业交通居民混合区，人口密度大，流动量大，所以ΣPAHs浓度稍高，为50.61 ng·m-3。岱山公园采样点虽位于工业区附近，但其周围的绿化覆盖率高，采样时空气流畅，导致其ΣPAHs远低于附近的汽车站采样点,为46.59 ng·m-3。北湖公园采样点的ΣPAHs为34.54 ng·m-3，其附近除道路扬尘外没有明显污染源，周围开阔。净月区是非工业区，其大气状况良好，因此吉林财经大学和吉林建筑大学采样点的ΣPAHs处于最低水平，分别为26.81 ng·m-3和19.28 ng·m-3。

图1 夏季各功能区采样点ΣPAHs总量浓度

通过比较发现，交通区及工业区的污染程度较为严重，但就总体而言，整个长春地区大气中的ΣPAHs浓度处于较低水平。

2.3 BaP浓度水平分析

根据美国环保局数据库资料显示，BaP是具有强致癌性的化合物，因此国内外学者常用BaP作为PAHs的代表物质分析健康风险。世界卫生组织推荐的BaP浓度为1 ng·m-3，我国规定的限值为10 ng·m-3。由图2可见，8个采样点的BaP质量浓度在0.12～3.20 ng·m-3，都远低于我国限值，但是只有吉林建筑大学、吉林财经大学和北湖公园3个采样点符合世卫组织的推荐值。综上所述，长春市夏季大气中的BaP浓度水平低，对人体的健康风险处于可接受水平。

图2 夏季各功能区采样点BaP质量浓度

2.4 BaPE浓度水平分析

BaP等效质量浓度BaPE的计算结果如图3所示，与BaP的浓度水平比较一致。其中汽车厂的浓度水平最高，为6.71 ng·m-3，吉林建筑大学浓度水平最低，为1.17 ng·m-3，8个功能区代表性采样点的平均值是4.17 ng·m-3。通过与北京[9](97.59 ng·m-3)、青岛[10](0.0636 ng·m-3)等地区相比可见，处于较低浓度水平。

图3 夏季各功能区采样点BaPE质量浓度

3 结论

通过2017年5月1日至7月30日对长春市各代表性功能区的8个采样点的采样及检测，得到ΣPAHs总量浓度在19.28～79.42 ng·m-3之间，BaP质量浓度在0.12～3.20 ng·m-3之间，BaPE质量浓度在1.17～6.71 ng·m-3之间，处于轻微污染水平。通过对采样点所在功能区的分析表明，长春市夏季大气PM2.5中的PAHs污染在交通区及工业区较严重。长春地区大气中的PAHs总体上对人体没有明显危害，其健康风险处于可接受水平。