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多氯代二苯并二嗯英/呋喃(PCDD/Fs)和多溴代二苯并二噁英/呋喃(PBDD/Fs)是两类结构相同性质类似的芳香类有机污染物。PCDD/Fs能在环境中持久存在并具有强致癌致畸致突变活性,2,3,7,8-TCDD是迄今已知毒性最强的化合物。与PCDD/Fs相比,PBDD/Fs具有更大分子量、更小蒸气压、更强的脂溶性及相似或者更强的毒性。近年来国内外对PCDD/Fs的研究较多,但PBDD/Fs的研究还处于初始阶段,关于其环境分布、迁移及毒理数据都十分有限。
PCDD/Fs和PBDD/Fs主要产生于溴和氯存在下的燃烧过程。大气是燃烧产物暂时的“汇”,也是二嗯英传播和沉降的主要途径,又通过呼吸作用与生命活动息息相关,研究大气中二嗯英的污染具有重要意义。本文在实验室原有基础上,结合U.S.EPA1613和TO-9A方法,建立了大气样品中PBDD/Fs和PCDD/Fs同步分析的HRGC-HRMS同位素稀释法,并对其典型污染源区和沪穗两市大气污染特征进行了初步研究,对所研究地区居民的二噁英呼吸暴露风险进行了初步估算。
(1)大气样品经酸性硅胶床、多段硅胶柱、Florisil柱净化后,采用同位素稀释HRGC-HRMS法可同步分析其中的PCDD/Fs和PBDD/Fs,平行标准样品相对标准偏差(RSD)<10.3%,PBDD/Fs和PCDD/Fs加标回收率为73%-112%,标准参考样品测定平均值与标准值基本符合,平行样RSD≤12.0%。方法检测限为PBDD/Fs:0.25-1.5 pg/μL;PCDD/Fs:0.5-5 pg/μL。
(2)典型电子垃圾拆解地贵屿镇具有目前世界上已报道环境大气中最高的二嗯英浓度。2,3,7,8-PCDD/Fs的浓度(TEQ)为13.7-775 pg/m3(0.972-51.2 pgI-TEQ/m3),是广州的20-40倍,台湾、香港、美国和其他西欧国家的60-140倍;2,3,7,8-PBDD/Fs浓度(I-TEQ)为8.12-461 pg/m3(1.62-104 pg I-TEQ/m3),是已报道同系物最高水平的10倍左右。该区居民的二噁英呼吸剂量为PCDD/Fs:2.86-6.08 pg TEQ kg-1 day-1;PBDD/Fs:1.70-10.24 pg TEQ k9-1 day-1;PCDD/Fs总吸收剂量约为WHO规定限值的25-50倍左右。临近贵屿的陈店镇大气中PCDD/Fs的I-TEQ浓度是欧美国家的3-10倍左右,PBDD/Fs浓度远远高于一般城市和地区,其居民PCDD/Fs的日总吸收剂量约为WHO规定限值的2-5倍。贵屿和陈店镇大气中PCDD/Fs同系物分布呈现出与典型城市大气分布轮廓及U.S.EPA所报道的燃烧源轮廓明显不同的特征。
(3)车用燃料、停车场结构、通风设施等的差异导致不同停车场空气中二嗯英浓度也不相同,以柴油车为主的货运停车场最高,公交车场次之,以小型车为主的商业停车场最低。同一车场不同时段分析结果也存在很大差异,昼高夜低的车流量使货运停车场白天二噁英浓度远高于晚上,而强力通风系统的影响则使商业停车场白天浓度远低于晚上。不同类型停车场空气中总PCDD/Fs同系物分布特征有较大差别,有可能作为不同类型机动车二噁英排放的“指纹”特征使用。
(4)本文所分析焚烧炉烟道气中2,3,7,8-PCDD/Fs的TEQ浓度为1.30-2.86 ngW-TEQ/m3(1.40-2.79 ng I-TEQ/m3),初步估算其年排放量约为1.09-3.91 g W-TEQ(1.18-3.91 g I-TEQ),总PCDD/Fs约为39.6-158 g。烟道气中93%以上的PCDD/Fs分布在颗粒相中,且浓度分数随分子量增加而升高,气相的I-TEQ和W-TEQ浓度为总浓度的4.5%和4.6%,因此采取有效除尘措施将可能大幅度降低烟道气二嗯英的排放。
(5)与世界其它地区相比,上海城市大气中二噁英的TEQ浓度明显高于欧美地区和香港,与日本和台湾相近,而广州则略高于上海。沪穗两市不同功能区大气中二嗯英浓度变化顺序均为:工业区>生活区/市区>郊区。初步推断沪市大气中二噁英主要源于燃烧过程,这与上海近年来燃煤量和机动车辆剧增一致。粗略的风险评价表明,上海和广州各区居民对二噁英的总吸收量接近或超过WHO规定限值。
(6)各采样点环境大气中PCDD/Fs同系物的气固分配系数Kp和经温度校正的蒸汽压PL两者对数之间均呈现极好线性相关,拟和参数mr和br分别在-0.39到-1.28和-3.69到-9.25范围内,与已报道数据一致。理论上Junge-Pankow模型能对环境大气中颗粒相PCDD/Fs浓度分数进行较好的拟合和描述,但本文部分实测值和预测值之间存在一定偏差,原因可能是采样系统的局限性、样品本身分配平衡及采样条件和分析误差等。
总的来说,在典型污染源区及沪穗两市大气中二嗯英均以较高浓度存在,应引起高度重视,尤其是PBDD/Fs,对PBDD/Fs环境分布迁移和毒理的研究需进一步开展。