环境空气有机污染物的分析及来源解析方法研究

摘要

本文在全面综述环境空气中有机污染物的分离分析方法、源解析技术的基础上，分别详细、系统地研究了环境空气颗粒态、气态样品上有机物的采集、预处理、分离分析技术，建立了环境空气中有机物的分离分析方法。利用该方法，对济南市环境空气和污染源样品上的多环芳烃类物质(PAHs)进行了分析，并分别利用比值法和CMB受体模型对TSP上多环芳烃进行来源识别和解析，从而建立了济南市环境空气PAHs污染的来源解析的模式和方法，为有效地控制和治理污染奠定了基础。主要内容包括： (1)大气颗粒物中有机污染物的采集—索氏提取—GC/MS分析方法研究：用大流量玻璃纤维滤膜采样法采集环境空气中总悬浮颗粒物，索氏提取其中的有机污染物，K-D浓缩后进行GC/MS定性定量分析。在系统研究提取时间、回流速度、溶剂与样品的比例及萃取溶剂种类等因素对索氏提取大气颗粒物中有机物效率影响的基础上，建立了样品采集、索氏提取和K-D浓缩的最佳条件。结果表明，索氏提取时间24h、回流速度3～4次/h、二氯甲烷与样品比例在140～220mL/g之间时，索氏提取效率最佳；六次平行样品的RSD为3.6％，平均加标回收率为81.8％。在此条件下，利用GC/MS的计算机系统结合人工检索，从大气颗粒物中共分离出74种有机污染物，定性了73种，占色谱总流出组分的99.8％，包括烃类、芳香族化合物、苯系物等类别。 (2)环境空气气态有机污染物的吸附捕集—GC/MS分析研究：采用KB-6C型大气采样器，对济南市环境空气中的有机污染物进行吸附捕集，研究比较了GDX-101、GDX-102和GDX-502三种不同类型吸附剂的吸附采样性能及影响采样效率的其它因素。采集的样品经二氯甲烷索氏抽提、K-D浓缩后，用自制硅胶柱分离纯化，最后用GC/MS做定性定量分析。结果表明，从环境空气样品中共分离出39种主要有机物，GC/MS定性了36种，占色谱总流出组分的94.73％，分别属于正构烷烃、多环芳烃、苯系物等类别。 (3)焦炉飞灰中有机污染物的超临界流体萃取及GC/MS分析方法的研究：以钢铁厂焦炉飞灰为研究对象，应用超临界CO2流体萃取(SFE-CO2)技术，系统研究了温度、压力、CO2用量、改性剂等因素对萃取效率的影响，从而对萃取条件进行了优化，并在理论上分析了上述因素对有机物萃取效率的影响。结果表明，以3％的甲醇和丙酮做改性剂，在压力50MPa、温度120℃、动态萃取时间60min时，萃取效率已接近最大。在该优化条件下对实际样品进行超临界CO2流体萃取，经过气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)作定性定量分析，从中检出了40种主要有机物，包括烷烃、芳香烃、醇、醛、酸、酯及含氮化合物等，其中还含有大量对人体有害的多环芳烃类有机物，测其RSD为1.9％，平均加标回收率为92.3％。 (4)济南市环境空气中多环芳烃的GC/MS分析：通过采集—索氏提取—GC/MS分析分别测定了济南市的9个优化点位处TSP上以及燃煤和机动车尾气两类主要污染源中的PAHs含量，测得采暖期内全市的BaP平均浓度为48.45ng/m3，说明济南市的大气有机污染较为严重。污染源的测定结果显示，燃煤污染源和机动车污染源的16种优先监测的PAHs总排放浓度分别为54.62μg/m3和3.31μg/m3。 (5)济南市环境空气中多环芳烃的来源解析：利用比值法和化学质量平衡(CMB)受体模型识别并解析出济南市TSP上PAHs污染主要来自燃煤污染源。在应用比值法识别时，BaP/PYR和PHE/ANT的特征比值能够较准确的反映出济南市TSP上的PAHs以燃煤污染源的贡献为主。CMB受体模型解析的结果与比值法一致，燃煤污染源与机动车污染源对PAHs污染的贡献分别为62.22％和8.20％，也有力地说明济南市大气颗粒物中PAHs主要来自燃煤污染源。

目录

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摘要

第1章环境空气中多环芳烃类有机污染物的分离分析技术

第2章环境空气中有机污染物的来源解析方法综述

第3章环境空气及污染源中有机污染物的采集-预处理-分析方法研究

第4章环境空气中多环芳烃的来源解析

第5章结论与研究展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表和待发表的论文