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采集了北京西北部典型地区(城乡结合部和郊区)2003~2004年不同季节大气PM10和五级分级粒径样品,用GC/MS分析了饱和烃、多环芳烃(PAHs)及总抽提物组成,旨在探讨两个地区有机物的粒径分布、季节性变化、污染状况及主要影响因素,并对PAHs及颗粒有机物(POM)的来源进行解析。北京大气PM10中nC11~nC35正构烷烃呈现4种分布类型,CPI值、OEP值、植物蜡碳数Cn(wax)和植物蜡碳优势指数CPIwax的空间分布和季节性变化特征,反映了自然源和人为源贡献的差异。颗粒物粒径越细,正构烷烃越趋向于单峰态分布,CPI值越低。C31升藿烷22S/(22S+22R)、C29ααα-甾烷20S/(20S+20R)和UCM鼓包等指标证实了大气颗粒物明显受到化石燃料残余物污染,城乡结合部受燃煤影响更大。
对PM10中PAHs的分布规律研究表明,18种母核PAHs总量在8.46~1549.55ng/m3之间,平均值为218.10ng/m3,城乡结合部的含量是郊区的1.02~2.36倍,季节性差异明显,其含量冬季>秋季>春季>夏季。温度、光降解及污染源排放是影响PAHs分布的三个重要因素,PAHs总量随温度的降低而逐渐升高,其中菲、蒽、荧蒽、芘等3~4环PAHs与气温的负相关性最好;BeP/BaP的比值证实了春、秋季,特别是夏季,存在不同程度的光降解;燃煤取暖是导致冬季PAHs异常高值的主要因素。随颗粒物粒径减小,PAHs含量逐渐增大,大约有68.4%~84.7%的PAHs吸附在≤2.0μm颗粒上,PAHs分子量越大,MMD值越小。两个地区毒性等效因子矫正平均浓度为11.47ng/m3和8.98ng/m3,根据苯并[a]芘等效因子法和WHO评价体系(1987),北京地区人口持续暴露的致癌风险不容忽视。
对PM10中总抽提物组成的研究表明,C11~C30正脂肪醇具较强的偶碳优势,呈双峰态分布,前峰为C16或C18,后峰为C26或C28,反映了高等植物蜡和微生物源的双重影响,CPI醇值季节性变化为夏季>春季>秋季>冬季。C7~C28正脂肪酸呈单峰态分布,以C16为主峰,具有强偶碳优势。甾醇系列化合物以β-谷甾醇含量最高,胆甾醇次之,菜油甾醇最低。含纤维素生物质燃烧产物-左旋葡聚糖是常见成分,而香草醛和对羟基苯甲酸可能分别与软木(裸子植物)和草类燃烧排放有关,痕量松香酸和脱氢松香酸可能来自针叶树的蒸发或松柏植物的燃烧,6,10,14-三甲基十五烷基-2-酮可能是光化学氧化作用的次生产物。
运用PAHs的轮廓图、PAHs比值以及因子分析/多元回归法辨析出PAHs的主要来源为煤/木材燃烧源、石油燃烧源、炼焦工业源及柴油车尾气,其贡献率分别为26.8%、41.8%、28.3%、3.1%。北京大气POM组成总体表现为正脂肪酸>正烷烃>正脂肪醇>无水单糖>多环芳烃>藿烷、甾烷的特征。结合分子标志物的生源构成分析,热解成因、菌藻源、高等植物蜡、地质成因(化石燃料)、生物质燃烧、二次污染物对POM的贡献达到90.9%,其中以热解成因贡献最大(31.4%),其次为高等植物蜡和菌藻源,生物质燃烧的输入也较为显著(10.4%)。