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多氯萘(PCNs)和多氯联苯(PCBs)是两类结构性质相似的持久性有机污染物,具有高毒性、持久性和生物累积性,对人体健康和环境构成潜在威胁。空气是其在环境中迁移转化的重要介质,也是人体暴露的主要途径之一。近年来,关于空气中PCNs和PCBs的污染水平、环境行为及污染来源等研究已广泛开展,但是由于采样方法的差异,监测数据间的可比对性研究还未明确。且目前关于PCNs的研究大多集中于气相介质,缺乏对PCNs气固相分配的全面了解,尤其是PCNs在不同粒径颗粒物上的分布特征研究尚属空白。同时,PCBs的粒径分布特征研究也鲜有报道。因此,开展空气中PCNs和PCBs的浓度水平、气固相分配及粒径分布特征的研究将有助于更好地了解其环境行为,从而进一步科学评估人体呼吸暴露风险。 本论文首先开展了大气中PCNs和PCBs监测技术的可比对性研究,在此基础上,以环境大气和再生铜冶炼车间空气为研究对象,系统开展了PCNs和PCBs的污染水平、气固相分配及粒径分布特征研究。主要研究结果如下: 1、对比研究了大气中PCNs和PCBs的浓度水平及分布特征,表明不同的大流量空气采样方法具有可比对性。利用不同的大流量空气采样器在北京城市生态系统研究站采集空气样品,分别为分级采样器(KS30310/25/1.0),总悬浮颗粒物(total suspended particles,TSP)采样器和粒径小于10μm的颗粒物(PM10)采样器。研究结果表明,分级采样器和TSP采样器所监测到的PCNs和PCBs的浓度具有可比对性(PCNs:R2=0.978;PCBs:R2=0.974,p<0.05),其同系物/同类物具有相似的分布特征,均能较好地反映空气中PCNs和PCBs的分布。利用TSP与PM10采样器所监测到的PCNs和PCBs浓度也具有较好的可比对性(PCNs:R2=0.940;PCBs:R2=0.924,p<0.05),同系物/同类物的分布特征也较为相似。 2、系统研究了大气中PCNs和PCBs的污染水平、气固相分配以及粒径分布特征。利用大流量分级采样器(KS30310/2.5/10)在北京城市生态系统研究站采集城区大气样品,结果显示∑PCNs和∑PCBs的浓度处于较低水平,均主要分布在气相中。在空气动力学直径(aerodynamic diameter,dae)分别为>10μm、2.5-10μm、1.0-2.5μm和≤1.0μm的四个不同粒径颗粒相组分中,大气颗粒物浓度、PCNs和PCBs的浓度均随颗粒物粒径的增大而减小,在dae≤1.0μm的颗粒相组分中含量最高。不同粒径颗粒相中的PCNs同系物分布特征相似,但不同于气相中的分布特征。而PCBs无论是在气相还是颗粒相中,tetra-CBs均是主要的贡献同系物,其次是tri-CBs。 雾霾重污染天气下,大气中PCNs和PCBs含量明显提高,分布特征发生一定的变化。以非雾霾天为对照,结果显示雾霾天PCNs和PCBs的平均浓度(∑PCNs:579pg/m3;∑PCBs:39.2pg/m3)明显高于非雾霾天(∑PCNs:221pg/m3;∑PCBs:10.1pg/m3)。雾霾天PCNs和PCBs的分布特征明显不同于非雾霾天,雾霾天颗粒相中高氯代同系物的贡献明显增加。此外,气固相分配机理研究表明,雾霾天颗粒物中PCBs是以吸附在颗粒物表面为主,非雾霾天则结合到颗粒物的有机质中。 3、研究了再生铜冶炼厂车间空气中PCNs和PCBs的污染水平与粒径分布特征,结果表明其倾向于存在更小粒径颗粒物中(dae≤1.0μm)。利用大流量分级采样器(KS30310/25/10)采集了两家典型再生铜冶炼厂的车间空气,分析车间空气中PCNs和PCBs的污染水平及其在不同粒径颗粒物上的分布特征。结果表明,两家再生铜冶炼厂车间空气中的PCNs和PCBs浓度相当,气固相分配特征相似,均为低氯代同系物主要存在于气相中,在不同粒径颗粒物上的浓度均随着粒径的增大而减少。归一化的粒径分布特征结果表明,车间空气中PCNs和PCBs主要存在于更小粒径的颗粒物中,与环境空气明显不同。