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二噁英类(PCDD/Fs)是典型的持久性有机污染物,并首批被列入《斯德哥尔摩公约》优先控制的持久性有机污染物名录。初步估算,我国二噁英类的年排放量高达10 kg TEQ,在目前公开报告二噁英类排放量的国家中居首位。这些都对二噁英类污染的监测及监管提出了更高的要求。二噁英检测技术主要分为仪器分析方法和生物检测方法。仪器分析方法可以准确定量每种异构体,因此被称为“黄金标准”;生物检测方法由于其较仪器分析方法更加简便、快速和经济,更加适用于对大量样品的筛查。而样品前处理无论对仪器分析方法还是生物检测方法而言,都是直接影响最终检测结果的关键步骤。每个标准分析方法都有相匹配的前处理方法,而应用简便快速的方法实现对于扰化合物的有效分离是前处理方法学中的难点。因此,本研究首先开展了针对二噁英分析的前处理方法的系统性研究,发展了新型样品净化方法,并采用实际环境样品进行了方法的适用性研究。由于大气污染状况日趋严重,对环境分析也提出了更多要求,因此本研究进一步应用二噁英分析方法,开展了对大气及垃圾焚烧废气中二噁英的形态分布规律的研究。具体研究结果如下: 快速简便的前处理方法及其分离净化效果:针对二噁英的萃取方法,开展了对现有方法的比对研究,并在此基础上优化了关键步骤,针对飞灰样品建立了一套更加快速的萃取方法,方法的回收率较标准操作方法更优,并将操作时间由72小时缩减为6小时。针对二噁英的快速净化和分离方法,发展了2种新方法,酞氰铜硅胶分离法和超级活性炭分离法。两种方法的二噁英回收率均可满足标准的要求,同时较标准方法更加简便且节省溶剂。但是酞氰铜硅胶分离法无法将non-ortho PCBs与二噁英进行有效分离,而超级活性炭分离法则可以实现对non-ortho PCBs的有效分离,提示两种方法具有不同的适用范围。 前处理方法对二噁英分析的适用性及实用性的研究:研究发现上述方法可以用于下一步的二噁英分析,尤其适用于二噁英报告基因生物检测法。基于前一章方法学的研究,建立了完整的样品前处理流程,并采用飞灰和土壤样品验证了前处理方法的实用性。首先对固体废弃物焚烧产生的38个飞灰样品进行了验证,生物检测分析方法与仪器分析方法的检测结果呈现出良好的相关性,相关系数为0.99。此外还对39个垃圾焚烧厂周边土壤样品进行了检测,生物检测所得到的结果与仪器分析方法相比仍具有良好的相关性,相关系数为0.92,较飞灰样品略低,考虑为土壤基质的复杂性所致。说明所建立的前处理方法可应用于对飞灰、土壤等样品的二噁英筛查。 大气中二噁英的形态分布规律研究:主要针对北京城区大气的二噁英形态分布进行了研究。分析结果表明,北京市大气中的二噁英异构体以PCDFs为主,尤其2,3,4,7,8-PeCDF所占比重较大,具有明显燃烧源的特征,北京大气中的二噁英浓度在冬季时要大于夏季,发生雾霾时的浓度要大于无雾霾时,在雾霾时浓度甚至超过0.6 pg-TEQ/m3,在主城区内并没有发现明显空间差异性,溴代二噁英的浓度要低于氯代二噁英,在形态分布上亦出现了与氯代二噁英相似的规律。同时,对大气样品进行了二噁英生物分析方法的检测,发现总毒性当量与仪器分析方法呈现出很好的相关性,相关系数为0.97。 废气中二噁英的形态分布特征研究:论文选取危险废物焚烧及医疗垃圾焚烧产生的废气、烧结废气,以及生活垃圾焚烧产生的废气进行了分析。分析结果表明,每种废气中PCDFs对总TEQ的百分比要大于PCDDs,而且主要以2,3,4,7,8-PeCDF为主,这与大气中的二噁英分布呈现相似的规律。同时也对每种废气样品进行了生物检测,两种分析方法呈现出了良好的相关性,将样品综合起来考虑,亦呈现出良好的相关性,相关系数为0.98。 此外,由于在环境管理实践中涉及不同层次的监控要求,需要有机结合仪器分析及生物检测法,建立多级监控的解决方案,将先进的环境分析技术应用于实际的环境管理工作。因此,本研究在对二噁英分析方法的展开研究的同时,提出了针对污染源检测、自然介质的日常监测以及应急监测等的二噁英多级监控方案,力争为二噁英的污染防治提供技术支持。