稳定碳同位素技术在多环芳烃源解析中的应用进展

多环芳烃是广泛存在于环境中的具有"三致"效应的有机污染物,环境中的多环芳烃来源复杂,传统溯源方法受到环境中降解作用影响,具有较大局限性,而稳定碳同位素技术在多环芳烃源解析中具有较好的应用。该文通过文献综述,梳理比较了多环芳烃单体稳定碳同位素样品提取、净化、洗脱等前处理方法的优缺点,分析了选择不同内标物和分析柱进行样品分析的精确度;阐述了在实验室分析过程中以及环境中可能发生的稳定碳同位素分馏效应;通过相关研究案例分析,总结了稳定碳同位素技术在大气颗粒物、土壤和沉积物等环境样品源解析中的应用可行性。结果表明,稳定碳同位素在特定污染源中组成确定,且具有在污染物迁移和转化过程中不发生显著变化的特点,稳定碳同位素技术能较好应用于多环芳烃源解析,与其他方法结合使用,可以更好地解决复杂样品的溯源问题。     

应用稳定碳同位素组成特征研究环境空气颗粒物中多环芳烃的来源

采集了乌鲁木齐市与郑州市非采暖季的环境空气颗粒物 ,用二氯甲烷做溶剂提取、硅胶柱层分离出多环芳烃样品 .用气相色谱 /燃烧系统 /同位素质谱测定了多环芳烃单化合物的稳定碳同位素组成 .结果表明 :这 2个城市的TSP与PM10 中多环芳烃单化合物稳定碳同位素组成相比较没有明显的区别 ;两城市的颗粒物样品中 ,分子量较小菲、蒽、荧蒽、芘和苯并 (e)芘的稳定碳同位素组成没有明显的区别 ,平均值范围为 - 2 3 4‰～ - 2 4 8‰ ,分子量较大的多环芳烃的δ13 C出现了明显差异 ,乌鲁木齐市环境空气颗粒物中多环芳烃单化合物的δ13 C随着其分子量的增大比郑州市更贫13 C ,乌鲁木齐市的环境空气颗粒物中的苯并 (a)芘、茚并 (1,2 ,3 cd)芘、苯并 (ghi)的δ13 C值分别为 - 2 8 3‰、- 31 8‰和 - 30 2‰ ,郑州市为 - 2 4 4‰、- 2 9 4‰和 - 2 6 3‰ .结合对两城市燃煤量和机动车拥有量的对比分析 ,本研究认为 :在非采暖季 ,这两个城市环境空气颗粒物中多环芳烃的污染主要是以煤的炭化、气化、燃烧以及机动车尾气为主的复合型污染 ,而机动车尾气...     

原油中芳烃及其碳稳定同位素组成特征

芳烃作为原油的主要组分之一,蕴含丰富的地球化学信息,常用原油中芳烃的分布及其碳稳定同位素组成来评价原油的有机质来源和热成熟度等指标。为了补充油品化学指纹的基础鉴别指标和数据,找出适用于油样鉴别的芳烃地球化学指标以及碳稳定同位素组成,本文主要测定了来自不同地区七种原油芳香烃组分的相对含量以及碳稳定同位素组成,并计算分析了甲基萘比值（MNR）、二甲基萘比值（DNR）、三甲基萘比值（TNR）、甲基菲比值（MPR）、甲基菲指数（MPI1）和甲基菲分馏系数（MPDF）等常见的芳烃特征比值。从原油中芳烃组分相对含量分布来看,七种原油均显示出了各自的特点;从原油芳烃的特征比值来看,成熟度参数（MNR、TNR1、TNR2、MPR、MPI1、MPDF1和MPDF2）均反映出所有原油的高成熟度,其它芳烃参数如DNR1、DNR2和TNR4等比值反映原油的母质来源及生物降解等信息,由芳烃特征比值的单因素方差分析（ANOVA）结果可知,与成熟度参数MNR和MPI1相比,DNR1、DNR2和TNR4在不同原油间的差异更加明显;从原油芳烃碳稳定同位素组成来看,不同地区原油间差别较大,其中巴西原油最富集13C,阿曼原油和委内瑞拉原油最亏损13C,二甲基萘和菲的碳稳定同位素组成在不同油样间的差异最明显。将显著性差异大的芳烃参数与芳烃δ13C值联用,结果表明,该方法可以更加有效区分七种原油。最后使用主成分分析方法分析原油芳烃碳稳定同位素组成,七种原油显示出各自不同的碳稳定同位素组成特征和明显的区分效果,利用不同油样芳烃的碳稳定同位素组成差异可实现对油样来源的鉴别。     

气溶胶中多环芳烃的污染源识别方法

文章评述了气溶胶中多环芳烃污染源类型识别的几种方法,即:比值法、轮廓图法、特征化合物法和多元统计方法等.比值法简单可行,应用较多,但常因苯并(a)芘的不稳定性而带来误差,建议与轮廓图法、特征化合物法等配合使用,多元统计法要求样品数多,并且运算复杂,目前应用尚不多见,但其潜力很大。      

室内空气中多环芳烃的污染特征、来源及影响因素分析

采集并测定了杭州市8户家庭中具有代表性的多环芳烃，测得居民室内空气中12种PAHs平均浓度为1.91-29.08μg/m^3,BaP浓度为5－19ng/m^3，污染十分严重，受季节及通风条件等的影响，室内空气中PAHs浓度变化较大，居民室内空气中萘主要来源于卫生球的挥发，其余PAHs主要来自燃烧，而BaP主要来自室内吸烟。     

首钢焦化厂环境中多环芳烃分布赋存特征研究

对首钢焦化厂炼焦过程中生成多环芳烃的分布特征进行了初步研究.焦化厂环境中共检测出40多种多环芳烃,其中属于美国国家环保局(EPA)优先控制污染物9种,且大多具有致癌和致突变性.多环芳烃的稳定碳同位素可以初步确定环境颗粒物中PAHs的来源,以及是否混有未燃烧、燃烧不完全或干馏中间产物的颗粒物.研究表明,煤中多环芳烃通过焦化作业以烟尘、煤粒、焦末以及外排废水形式迁移而污染大气、土壤和水环境.     

北京市部分地区大气气溶胶中多环芳烃污染特征及污染源探讨

对北京市不同功能区在不同季节大气气溶胶中多环芳烃污染特征及污染源进行了探讨。在石景山、前门、农展馆、十三陵等地区的气溶胶有机污染物中均检测出EPA优先控制的16种多环芳烃。在一年中，冬季有机污染物浓度大约为春季或夏季的10倍左右，夏季有机污染程度最低。冬季（12月24日）大气中强致癌的多环芳烃BaP在所有地区均超过国家标准（10ng/m^3），农展馆地区超标2.5倍，前门地区超标5倍，石景山地区超标7．5倍，这些有机污染物主要来源于煤的不完全燃烧，也有相当部分来源于汽车尾气排放。     

碳稳定同位素技术在PAHs溯源中的应用

介绍了碳稳定同位素分馏原理,对碳稳定同位素技术在PAHs污染物溯源中的应用研究作了综述.研究发现,在碳稳定同位素进行污染物来源识别过程中,碳稳定同位素并不是完全不分馏的,某些小环多环芳烃较易发生分馏,因此,溯源应尽量选用较大环多环芳烃的同位素,同时应多开展不同类型PHAs分馏实验室研究.     

化工区土壤中多环芳烃的污染特征及其来源分析

系统采集了天津滨海新区3个化工区28个表层土壤样品,利用GC/MS分析了16种US EPA优控多环芳烃(PAHs)的含量和组分特征,运用环数比值法和主成分因子载荷法揭示了其污染来源.结果表明,化工区土壤中PAHs最高含量达5 991.7　ng·g^-1(塘沽化工区),平均含量1 18５.０　ng·g^-1,与国内外相关研究比较,处于中高等污染水平,工业污染排放已明显影响到周边环境中PAHs的残留,且塘沽化工区＞汉沽化工区＞大港采油区;塘沽和汉沽2个化工区土壤中毒性较高的4环和5环PAHs均高于其他环数PAHs,大港采油区3环所占比例明显占主导;土壤有机碳(TOC)和PAHs之间存在显著相关关系(n=28,R²=0.847,p＜0.01),TOC是影响研究区域PAHs在土壤中分配的一个重要因素;煤燃烧的排放是化工区土壤中PAHs污染的主要来源,石油类挥发或泄漏对大港采油区影响显著.     

太原市大气颗粒物中多环芳烃的分布及污染源识别的研究

多环芳烃（ＰＡＨs）具有致癌性，研究大气颗粒物中ＰＡＨs在不同功能区的分布、变化、来源具有重要意义。对太原市不同功能区大气颗粒物中有机物的研究表明，太原市大气颗粒物中含量较高的多一并主烃有９种，且均不带取代基，平均浓度为１８９．２ｎｇ／ｍ＾３，Ｂａｐ浓度平均为７４．７ｎｇ／ｍ＾３，具体到各功能区浓度分布为：一电厂化工区〉太钢工业区〉桃园三巷商业居民区〉太行仪表厂居民文化区。并利用各种指标判识来源，太     

多环芳烃在中国两种典型土壤中的吸附和解吸行为研究

采用批量实验的方法,研究了多环芳烃类有机化合物萘和菲在两种中国典型土壤样品(草甸土和黑土)中的吸附和解吸行为,并用一种新型解吸模型--"双元平衡解吸(DED)模型"对解吸行为进行了预测.结果表明,萘和菲在两种土壤中的吸附符合传统的线性模型,解吸行为则表现出明显的滞后现象,且DED模型的预测值与实验结果相吻合.DED模型能够利用简单的理化参数更加准确地定量描述憎水性有机污染物的解吸行为,该模型可为我国的土壤风险评价和土壤环境质量标准的制定等工作提供量化手段.     

厦门西港沉积物中多环芳烃的垂直分布特征与污染追踪

采用气相色谱对厦门西港1号站和5号站柱状沉积物样中16种多环芳烃（PAHs）进行分离鉴定,结果显示,16种多环芳烃含量的垂直分布范围为158～337ng/g,半定量后的ΣPAHs分布为1.1～6.0μg/g。5号站（位于港湾内）较1号站（位于港口外围区）受PAHs沾污严重,但相比于世界上靠城市的近岸港口,污染则较轻微。厦门西港PAHs主要来源于油类污染及城市工业、生活污水的排放     

天津地区土壤多环芳烃的克里格插值与污染评价

应用克里格法研究了天津地区表层土壤中多环芳烃的含量水平及其空间分布规律.在此基础上,参照国外环境标准,对区域表层土壤中10种多环芳烃的污染现状进行了评价.结果显示,区域土壤已经受到一定程度的多环芳烃污染.萘超标倍数最大,强致癌物苯并(a)芘的超标情况也较为严重,需引起进一步的关注.西青区和市区是土壤多环芳烃含量超标最严重的区域.     

多环芳烃在土壤剖面中迁移行为的土柱淋滤模拟研究

京津地区典型土壤剖面分析表明,土壤中PAHs含量和组成均随深度增大而呈现明显的变化.为了揭示PAHs在土壤剖面中的迁移特征与控制因素,开展了室内土柱模拟实验,考察了PAHs的迁移特点及影响因素,特别是土壤有机质含量的影响.采用3种土壤质地和TOC不同的土样装填土柱,以去离子水作为淋滤液对预先加入土柱表层的污染物(包括不同环数PAHs、d-Flu)进行淋滤,当达到淋滤量后分析土柱中PAHs含量及组成.结果表明,不同实验条件下,淋滤后土壤剖面不同层次土壤中PAHs含量均高于原土样中的,且PAHs主要富集在土柱表层,随深度增加其含量明显降低,但不同土柱中降幅不同;不同环数PAHs分布特征存在差异.与原土柱相比,除d-Flu和Flu等低环数芳烃的含量在剖面不同深度均有明显增大外,部分高环数PAHs相对含量在土柱的不同深度也明显增加,说明高环数PAHs也具有一定的迁移能力,但相对于3环PAHs,高环数PAHs在土壤中迁移能力较低.此外,土壤剖面PAHs的富集程度明显受土壤中TOC影响,PAHs总量或单体PAH含量在土柱中迁移的深度随着TOC含量降低而增加.     

淮河中下游沉积物PAHs的稳定碳同位素源解析

对淮河中下游水相、悬浮物、沉积物中的PAHs(多环芳烃)进行定量分析,在探讨其分布特征的基础上,利用单体烃稳定碳同位素技术揭示研究区沉积物中PAHs的来源. 结果表明:水相中正阳关的ρ(PAHs)最高,达5.01 ng/mL;悬浮物和沉积物中以蚌埠闸的w(PAHs)最高,分别为9.85和1 175.02 ng/g. 沉积物中PAHs的δ13C在-39.4‰~-17.6‰之间.正阳关、平圩、洛河和蚌埠闸等采样点的高环PAHs的δ13C比低环PAHs的小,表明高环PAHs富集12C（轻碳同位素）,显示燃煤源为主要污染源;但这4个采样点PAHs的δ13C与燃煤烟尘相比存在一定差异,表明除燃煤源外可能还存在着少量其他污染源. 双沟镇高环PAHs的δ13C比低环PAHs的大,表明高环PAHs富集13C（重碳同位素),可能是微生物作用所致.      

天津地区土壤多环芳烃在剖面中的纵向分布特征

在天津市北部山区、中部农田和东南部油田采油作业区分别采集了土壤样品 ,研究了土壤中多环芳烃 (PAHs)的纵向分布特征 ,并对土壤中多环芳烃的来源进行了分析 .结果表明 ,PAHs含量峰值一般位于土壤表层或次表层 ,并随着土壤剖面的加深而减少 .农田菜地土壤PAHs在 4 0cm深处含量仍然较高 ,而油田仅表层 3cm富集PAHs ,这与耕作土壤表层常受到人为扰动有关 .与高环物质相比 ,低环物质更容易向下迁移 .土壤中有机碳的含量、土壤的性质以及土壤的粒度均是影响PAHs迁移的重要因素 .山区和菜地土壤中PAHs主要来自燃烧源 ,而油田则显示为石油源和燃烧源的混合源 .     

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）的去除.结果表明：相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^-1的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系（3∶1）对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并（a）蒽和苯并（k）荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.     

芜湖市交通区表层土壤多环芳烃与黑碳研究

采集芜湖市交通区和对照绿地共40个表层土壤（0~5cm）样品.应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定样品中26种多环芳烃（PAHs）及甲基多环芳烃的浓度,应用化学热氧化法（CTO-375,BC_CTO）、湿化学氧化法（K₂Cr₂O₇/H₂SO₄,BC_Cr）分别测定样品中黑碳（BC）的含量,分析交通区表层土壤PAHs、BC的分布特征、影响区域、相互关系,并利用石油污染指标、多特征比值、正定矩阵因子分解法（PMF）对表层土壤样品中的PAHs进行来源解析.结果表明：表层土壤中PAHs、BC_Cr、BC_CTO的含量均值分别为3.63μg/g,10.23g/kg,2.93g/kg,浓度范围分别为0.075~28.76μg/g,3.78~27.13g/kg,1.07~10.36g/kg.土壤中PAHs、BC的浓度受距路远近影响,距路越近,浓度越高;且呈现出重要交通节点、路口 > 干路、支路 > 绿地的趋势,干支路无显著差异;车流量不是影响交通区土壤PAHs、BC浓度的决定因素,车辆的运行状态是其主导因素.土壤中PAHs以中高环为主.表层土壤中PAHs与两类BC都具有较好的相关性,对照绿地相关性不显著,表明BC对PAHs在土壤中的累积有重要影响,但受其他因素干扰.源解析表明表层土壤样品中PAHs主要来源于交通源.     

有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃纵向迁移的影响

为探索有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃(PAHs)纵向迁移的影响,选取北京地区3条有机碳(TOC)含量明显不同的土壤剖面进行了土柱淋滤实验研究.结果表明,通过30 d(相当于北京地区3年的淋滤水量)的淋滤实验后,不同剖面中PAHs均存在不同程度的迁移现象,但剖面中残留的PAHs仍然主要富集在土柱表层0～30 cm土壤中,且中高环数PAHs的残留率明显高于低环数PAHs.TOC含量与PAHs的残留总量之间具有显著的正相关性,TOC含量越高,PAHs残留量越高.此外,TOC对不同环数PAHs迁移的影响程度存在差别,高环数PAHs受TOC变化的影响高于低环数PAHs.