沈阳城市降尘中多环芳烃污染特征、来源解析与风险评价

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近几十年来,由于中国城市化和工业化进程的加快,城市环境污染问题明显增加。多环芳烃(PAHs)是城市环境中最普遍的有机污染物之一,而城市降尘是PAHs的重要载体,所以对城市降尘中PAHs的监测有重要的指示意义。沈阳市工业活动密集,由化石燃料燃烧产生的PAHs被排放到环境中,影响沈阳市的生态系统和人类健康。因此,本研究以沈阳城市降尘中的PAHs为研究对象,分析了沈阳城市降尘样品的理化指标以及PAHs的含量、构成特征和空间分布特征,对PAHs的来源进行解析,并对PAHs产生的生态风险和健康风险进行评估。为了解沈阳城市降尘中PAHs的污染现状提供了数据支持。主要研究成果如下:(1)沈阳城市降尘样品于2020年采集,降尘普遍呈弱碱性,p H平均值为8.33。沈阳城市降尘的有机碳平均含量为2.62%,变异系数为4.20%,空间分布差异不大。沈阳城市降尘在10~100μm粒径级占比最大,占比为39.31%,粒径分布曲线表现为单峰正态分布。(2)利用高效液相色谱仪分析沈阳城市降尘中14种PAHs的含量,∑PAHs含量范围在371.57~3300.04μg/kg,平均值是1244.76μg/kg,低环PAHs含量占∑PAHs含量的24.57%,高环PAHs含量的三分之一左右。沈阳市各功能区降尘中∑PAHs含量的大小顺序为商业区(1848.22μg/kg)>交通区(1205.25μg/kg)>居民区(1141.17μg/kg)>公园区(885.94μg/kg),沈阳市不同粒径降尘中∑PAHs的含量呈现出随粒径减小而升高的趋势。(3)沈阳城市降尘中PAHs构成特征为4环>3环>5环>2环>6环,分别占∑PAHs含量的51.72%、18.10%、14.08%、9.51%和6.60%。空间分布特征表明城市中心和北部的低环PAHs含量较高,而东部的高环PAHs含量较高。人口密度高、交通拥挤以及经济活动频繁等因素导致一环路内的PAHs平均含量最高,达到3300.04μg/kg。(4)通过相关性分析、特征比值法、主成分分析法和正定矩阵因子分析法对沈阳城市降尘中的PAHs进行来源解析,结果表明:PAHs的来源包括化石燃料燃烧(25.96%)、煤炭燃烧(11.86%)、交通排放(10.17%)、石油来源(24.81%)和天然气燃烧(27.21%)。(5)由于沈阳工业活动和能源结构的变化导致沈阳城市降尘中的PAHs含量显著降低。利用内梅罗综合指数法、毒性当量法及效应区间低中值法对PAHs的生态风险进行评价,结果表明沈阳城市降尘中的PAHs污染生态风险较低;健康风险模型显示与青少年和成人相比,儿童最容易受到PAHs的影响,而手口摄入是最重要的接触途径。43.33%的采样点的CR值高于10-6,但所有采样点的CR值都远低于美国环保局设定的最高可接受风险(10-4)。
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