HRGC-QMS筛查焚烧炉排放废气中PCDDFs的技术

建立并优化了应用HRGC-QMS(高分辨气相色谱-四极杆质谱)对废弃物焚烧设施排放废气中17种2,3,7,8-PCDD/Fs进行筛查测定的方法,并对其关键技术进行了研究.结果表明,严格的样品净化程序和优化的仪器参数提高了低分辨质谱在二(噁)英类定量分析中的准确性和精密度,仪器检出限为0.5～5 pg,方法检出限为0.9～20 pg,提取内标回收率符合二(噁)英类分析要求.利用该方法对57个废弃物焚烧设施排放的废气样品进行检测,得到的毒性当量(TEQ)浓度与高分辨磁质谱(标准分析仪器)的测定结果具有良好的线性关系(R2=0.978 5).     

酶联免疫法检测土壤二噁英的校正调节因子

酶联免疫法(enzyme immunoassay method,EIA)作为一种二口恶英物质的半定量筛选方法被越来越多的实验室使用。与经典的高分辩气相色谱-高分辨质谱法(high-resolution gas chromatrography coupled with high-resolution mass spectrometry,HRGC-HRMS)不同,ELISA方法得到检测样本总二口恶英类物质的含量,两种方法之间存在偏差。文章引入校正调节因子(calibration adjustment factor,CAF)来减少这种偏差。通过对本实验室前期工作中得到的47组土壤样品二口恶英数据进行统计分析,计算得到土壤来源二口恶英EIA检测方法的校正调节因子为0.6。后期实验室进行崇明岛土壤二口恶英水平研究时,对得到的土壤样品EIA检测结果使用本文得到的CAF值进行校正,验证CAF值的作用。校正前,两组数据之间存在显著性差异,校正后,数据相近,且无显著性差异。证明此CAF值在土壤样品中的适用性。     

我国苏南地区香樟树皮赋存的二噁英类污染特征及来源

为分析长江下游经济高速发展区的POPs污染特征,于2012年8月在苏南地区典型城市10个采样点采集香樟树皮,应用高分辨气相色谱-高分辨质谱(HRGC-HRMS)联用技术对二噁英(PCDD/Fs)浓度水平进行监测,同时采用主成分分析(PCA)法探讨其可能来源.结果表明:苏南地区香樟树皮中二噁英的毒性当量(I-TEQ)浓度(以干质量计,下同)为5.6~12.2 pg/g,平均值为7.2 pg/g;4~8氯代二噁英同族体质量分数(以干质量计)范围为418~938 pg/g,平均值为635 pg/g.由于二噁英在大气中的长距离迁移潜力较强,在研究的苏南地区区域尺度上,其含量在城市中心区和对照区之间的差异性并不明显;苏南地区香樟树皮二噁英质量分数及毒性当量浓度均高于国外报道的背景区及典型城市中树皮的水平.对比典型二噁英排放源及树皮中二噁英特征谱图,可推断苏南地区香樟树皮中二噁英可能主要来源于危险(医疗)废物焚烧、机动车尾气排放和工业燃烧源.     

焦炉烟气中二（口恶）英类物质排放水平研究

二噁英和类二噁英多氯联苯属于《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》规定的非故意产生的持久性有机物,统称为二噁英类物质.焦化生产过程中具备二噁英类物质生成所需的前体物、温度、催化剂等条件,但目前国内外对焦化行业焦炉烟气二噁英类物质排放研究仍属空白,为进一步明确焦化行业排放水平和影响因素,针对性地提出行业减排和控制措施,利用高分辨气相色谱-高分辨质谱法对4个不同规模的典型焦化企业焦炉烟气中二噁英类物质排放情况进行现场采样和实验室分析.结果表明,二噁英类物质毒性当量(以WHO-TEQ计)范围为3.9~30.0 pg·m-3,处于较低水平,检出较多的PCDD/Fs同系物主要是高氯代的.另外,烟气中此类物质的排放量与焦化生产工艺关系密切,捣鼓炼焦、较高的炭化室高度有利于减少二噁英类物质的排放.     

医疗废物焚烧炉周边环境介质中二噁英的浓度、同系物分布与来源分析

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪(HRGC/HRMS)测定了我国西北某医疗废物焚烧炉排放烟气及周边环境空气、土壤和植物样品中2,3,7,8-PCDD/Fs含量和组成,并对周边环境中二噁英来源进行了初步解析.监测结果表明烟气中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)均值为184 ng·m-3,远超医疗废物焚烧废气排放标准限值(0.5 ng·m-3),环境空气、土壤和植物样本中二噁英毒性当量浓度均值分别为7.30 pg·m-3、52.5 pg·g-1、146 pg·g-1,均处于较高的污染水平.污染源下风向上的环境空气样品中二噁英浓度明显高于上风向上样品中的浓度,下风向样品中的浓度随与污染源距离的增加呈现先升高后降低的趋势,最高浓度的样本距污染源700 m左右.烟气样品2,3,7,8-PCDD/Fs同类物单体质量浓度(毒性当量)分布特征与主导风下方向空气、土壤、植物样本中的具有较强的相似性.样本二噁英浓度空间分布特征、同类物分布特征及主成分分析数据均表明,该区域环境中二噁英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.     

城市生活垃圾焚烧炉周边环境空气及土壤中二噁英来源研究

系统研究了某城市生活垃圾焚烧炉周边地区6个焚烧炉废气样品、14个环境空气样品和3个表层土壤样品中二噁英的组成及其含量,并对其来源进行了解析.结果表明,焚烧炉排放废气中二噁英含量较高,周边地区环境空气及主导风向下风向污染物最大落地点附近土壤中的二噁英含量均处于较低水平,且主导风向下游环境空气中二噁英含量与其它地点采集的样品中二噁英含量差别不明显,但最大落地点表层土壤样品与背景点表层土壤样品中二噁英的组成及含量均有一定的变化.主成分分析结果表明,最大落地点附近表层土壤样品中的二噁英可能受到了污染源废气排放的影响,但环境空气中二英类污染物来源较为复杂,具体原因还需进一步的深入研究.     

区域性二□英筛选-确认技术研究与实践

以酶联免疫分析(EIA)方法筛选和同位素稀释、高分辨气相色谱、高分辨质谱联用(HRGC-HRMS)技术确认相结合的方式,对上海地区土壤二英水平进行了研究. 以w(二英)的区域筛选值19.0 ng/kg(以EIA-TEQ计)作为筛选标准,以文献上限值10.0 ng/kg作为确认标准,对超过筛选标准的样品进行确认,并对高于确认标准的样品进行了化学组分分析. 共筛选了包括农业土壤、林地、绿地在内的145个样品,其中高于筛选标准的样品有7个,经HRGC-HRMS确认后有3个样品高于确认标准,其w(二英)为10.2～61.2 ng/kg(以I-TEQ计). 这些样品来自工业区和垃圾焚烧厂周围. 组成模式分析结果显示,它们可能受到焚烧输入源的影响,但是否直接由潜在排放源引起还需进一步研究. 研究结果表明,相对快速和成本较低的筛选-评估体系适用于较大范围区域性二英污染的快速诊断.      

深圳市废弃物焚烧炉飞灰中二噁英含量水平和特征分析

采用同位素稀释的高分辨气相色谱/高分辨磁式质谱联用仪(HRGC/HRMS)对深圳市8所垃圾焚烧厂飞灰中二噁英进行准确定量检测,分析比较不同炉型、不同种类废弃物焚烧厂飞灰中的二噁英浓度水平和分布情况.结果发现8所废弃物焚烧炉飞灰中二噁英浓度差异较大,5所往复炉排生活垃圾焚烧炉样品中二噁英的质量浓度和TEQ浓度平均值都小于热解型医疗垃圾焚烧炉.两所不同的工业危险废物焚烧炉中,以烧废物矿油的立式筒焚烧炉的二噁英含量远大于以焚烧电路板为主的回转窑焚烧炉.不同焚烧炉飞灰中二噁英异构体的浓度分布具有相类似的特征,高氯代二噁英的含量明显高于低氯代二噁英同系物.不同的PCDD/Fs单体对I-TEQ的贡献率在不同的焚烧设备中十分相似,2,3,4,7,8-Pe CDF、1,2,3,7,8-Pe CDD、2,3,4,6,7,8-Hx CDF 3种单体是TEQ浓度的主要贡献单体.在布袋除尘器前喷淋活性炭能有效吸附烟气中二噁英,将其转移到飞灰中.本研究是首次针对深圳市运行中的废弃物焚烧炉进行飞灰中二噁英排放分析,为二噁英排放监控提供重要的基础数据.     

几种可能来源对广东某地空气中二噁英的影响

采用高分辨气相色谱法/高分辨质谱法(HRGC/HRMS)对广东某地生活垃圾焚烧厂烟道气及周边环境空气和可能来源的环境空气中17种二噁英进行了分析.讨论了所有样品中同系物、主要毒性贡献体的特性.并运用主成分和聚类分析法,探究了焚烧厂周边监测点位与焚烧厂排放烟气及可能来源的关系.结果表明周边空气中二噁英浓度低于焚烧厂烟道气,且不受主导风向的影响.在调查基础上,推断轮胎厂及露天焚烧为可能污染源.轮胎厂二噁英浓度均低于上风向监测点,露天焚烧空气中二噁英高于厂界外监测点.对各同类物百分比分析可知,烟道气和所有空气中主要同类物为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDD及1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF,但空气中同类物还包括OCDF;焚烧厂周边监测点与轮胎厂空气中二噁英单体百分浓度相似,烟气与露天焚烧中二噁英单体分布相似.进一步研究表明所有空气样品中单体1,2,3,7,8-Pe CDD和2,3,4,6,7,8-Hx CDF与总毒性当量浓度的线性相关系数分别为0.95和0.75,相关性较强.主成分分析及聚类分析表明垃圾焚烧厂对周边空气产生影响,轮胎厂对上风向产生影响,露天焚烧对厂界影响较小.     

芳香化合物受体报道基因检测环境二噁英污染

以建立环境二噁英类污染物的筛查方法为目的,考察酵母基因报告系统方法在水、土壤和动物血清样品检测中的准确性和灵敏性。利用该系统,对TCDD标准品和已知毒性当量的环境污染二英标准品进行测试,建立和标准化测定的方法;对各种水样、土壤和动物TCDD暴露模型血清样品进行测定。结果显示报道系统能够较为准确地反映标准样品的毒性当量浓度,可检测到TCDD污染物的下限浓度为0.01 ng/L;可疑河涌水的二噁英类TEQ污染水平在可检测范围内,经过治理后污染程度下降;土壤检测到最高污染水平为(23.06±1.75)ng/kg;TCDD模型小鼠血清含量明显高出正常对照组(p<0.05,p<0.01和p<0.01)。结论:实验证明该报道系统可用于多种实际环境污染样品二噁英类TEQ检测,灵敏度可达ng级。由于方法具有简单、快速的特点,特别适合于环境可疑较高二噁英类污染物的快速筛查,在实际中有一定的应用价值。     

二噁英类分析用溶剂的超高纯化技术

设计、开发了二英呋喃分析专用高纯溶剂的提纯装置,通过104倍的高度浓缩后,经高分辨率气相色谱-高分辨率质谱联用仪的检测,对该提纯装置的提纯效果进行了验证评价。经验证,国产分析纯级甲苯、正己烷、二氯甲烷、丙酮等溶剂中二英呋喃类以及其他杂质等干扰物的存在量被控制在10-15g以下(仪器检测下限值)。该溶剂提纯装置体积小、操作方便,能够满足二英研究实验室所需的超高纯品质的二英级溶剂的需求,极大地降低了二英的研究成本。      

医疗废物焚烧厂周边环境空气中二英浓度分布及其健康风险评估

于2015-2018年冬季（12月-2月）对广东省某医疗废物焚烧厂排放烟气及焚烧设施周边2.5 km范围内6个采样点分别进行了4次烟气和环境空气样品采集,应用高分辨气相色谱/高分辨质谱（HRGC-HRMS）联用技术对二（口恶）英（PCDD/Fs）浓度水平进行监测并对其组成特征进行了分析,运用主成分分析法（PCA）对周边环境空气中二（口恶）英来源进行了初步解析,同时采用VLIER-HUMAAN模型评估其对人体的健康风险.结果表明该医疗废物焚烧厂烟气二（口恶）英毒性当量浓度为0.542~21.300 ng·Nm^-3（以I-TEQ计）,排放水平较高;周边环境空气中PCDD/Fs质量浓度和毒性当量浓度变化范围分别为0.682~196.000 pg·m^-3和0.036~17.700 pg·m^-3（以I-TEQ计）,周边环境空气中PCDD/Fs浓度明显受到排放源烟气落地点的影响.空气样品中二（口恶）英同族体及异构体分布指纹谱图与该焚烧设施排放烟气类似,空气质量浓度主要贡献单体以OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、OCDF以及1,2,3,4,6,7,8-HpCDD为主,主要毒性贡献单体为2,3,4,7,8-PeCDF.PCA源解析结论与指纹谱图特征分析结论基本一致,该研究区域中环境空气二（口恶）英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.健康风险评估结果表明,该区域人群呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平（0.0032~0.141 pg TEQ·kg^-1·d^-1）,部分个体的呼吸暴露贡献率超过了评价限值,应引起重视.     

东部沿海典型城市食用鱼和鸭中二恶英的评价

通过对青岛海鱼和上海崇明岛淡水鱼、鸭样品中二英(PCDD/Fs)质量分数(以脂肪计)的分析测定,并根据每日摄入量可能带来的健康风险进行了初步探讨. 青岛海鱼和崇明岛淡水鱼中w(2,3,7,8-PCDD/Fs)的平均值分别为54.5 和33.2 pg/g. 崇明岛鸭肉中w(2,3,7,8-PCDD/Fs)平均值为12.6 pg/g. 与国内外相比,w(2,3,7,8-PCDD/Fs)较低. PCDD/Fs的毒性当量浓度(WHO-TEQ)平均值为7.04 pg/g. 通过每日摄入量估计,两地人群的PCDD/Fs每日摄入量不会对人体健康产生严重的负面影响.      

北京市某垃圾焚烧厂周边大气二(口恶)英污染特征及暴露风险

2014年4月至2015年1月对北京市某生活垃圾焚烧发电厂周边6 km范围内7个采样点采集环境空气,应用高分辨气相色谱-高分辨质谱（HRGC-HRMS）联用技术对二英（PCDD/Fs）浓度水平进行监测并对其组成特征及时空特征进行了分析.结果表明该生活垃圾焚烧发电厂周边环境空气中PCDD/Fs质量浓度的变化范围为8.9~140 pg·m^-3,毒性当量（TEQ）变化范围为0.11~1.8 pg·m^-3,其中秋季霾天4个采样点和冬季全部采样点超出日本环境空气质量标准限值（TEQ：0.6 pg·m^-3）.1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDD是四季空气中PCDD/Fs质量浓度的主要贡献单体,年平均贡献率分别为20.5%和14.0%,而2,3,4,7,8-PeCDF是总TEQ贡献最大的单体,年平均贡献率为43.3%.空间分布特征表现为各采样点浓度水平与距污染源距离远近没有显著相关性;季节变化特征表现为冬季值显著高于其他季节,分析可能与冬季燃煤采暖及大气扩散条件差导致的大气颗粒物污染较重有关,与各季采样时段内大气PM₁₀和PM_2.5的平均浓度水平呈正相关相一致.样品中二英同族体及异构体分布指纹谱图与该焚烧设施排放烟气存在差别,主成分分析（PCA）源解析结论与指纹谱图特征分析结论一致.二英呼吸暴露剂量估算结果表明该区域人群呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平[0.060~0.224 pg·（kg·d）^-1],但仍需关注大气颗粒物重污染天气发生时的呼吸暴露风险.     

我国苏南地区香樟树皮赋存的二英类污染特征及来源

为分析长江下游经济高速发展区的POPs污染特征,于2012年8月在苏南地区典型城市10个采样点采集香樟树皮,应用高分辨气相色谱-高分辨质谱(HRGC-HRMS)联用技术对二英(PCDD/Fs)浓度水平进行监测,同时采用主成分分析(PCA)法探讨其可能来源. 结果表明:苏南地区香樟树皮中二英的毒性当量(I-TEQ)浓度(以干质量计,下同)为5.6～12.2 pg/g,平均值为7.2 pg/g;4～8氯代二英同族体质量分数(以干质量计)范围为418～938 pg/g,平均值为635 pg/g. 由于二英在大气中的长距离迁移潜力较强,在研究的苏南地区区域尺度上,其含量在城市中心区和对照区之间的差异性并不明显;苏南地区香樟树皮二英质量分数及毒性当量浓度均高于国外报道的背景区及典型城市中树皮的水平. 对比典型二英排放源及树皮中二英特征谱图,可推断苏南地区香樟树皮中二英可能主要来源于危险(医疗)废物焚烧、机动车尾气排放和工业燃烧源.      

青岛近海PCDD/Fs的沉积通量、毒性当量及来源

用高分辨率气相色谱-质谱方法对青岛胶州湾内外表层沉积物、柱状岩心及贻贝样品中的17种毒性多氯代二苯并二 /呋喃(PCDD/Fs)进行了分析和讨论.表层沉积物的SP_4-8CDD/Fs含量范围在11.6～369pg/g dw,主要以P_4-8CDFs为主.S2,3,7,8-PCDD/Fs含量范围4.1～232.4pg/g dw.在环流作用下沉积物中形成了明显的东-西分布格局.除河口处外,PCDD/F同系物分布基本上相同,即低氯代PCDD/Fs占主导.SP_4-8CDD/Fs沉积通量从1951年起逐渐增大,STEQ沉积通量从1980年显著增大.青岛近海PCDD/Fs的来源相对恒定,推测为城市污水污泥和大气沉降.贝肉中S2,3,7,8-PCDD/Fs为2.9～5.1pg/g dw. TEQ的主要来源为2,3,4,7,8-PeCDF(35%)、2,3,7,8-TCDF(30%)、2,3,7,8,-TCDD(30%).     

垃圾焚烧飞灰或炉渣中二噁的分布特征

分别采集了3种生活垃圾焚烧炉产生的飞灰或熔融炉渣样品,分析了其中的二口恶口英含量及其毒性当量,并讨论了17种2,3,7,8位氯取代的二口恶口英分布特征及其对总毒性当量的贡献.结果表明,机械炉排焚烧炉产生的飞灰中二口恶口英最多,总浓度为319ng/g,毒性当量为6.7ngI-TEQ/g;其次为流化床焚烧炉,产生的飞灰中二口恶口英总浓度为38.7ng/g,毒性当量为0.8ngI-TEQ/g;气化熔融焚烧炉产生的熔融炉渣中二口恶口英很少,总浓度为38.7pg/g,毒性当量仅为1.1pgI-TEQ/g;所有的2,3,7,8位氯取代的13C同位素标记内标化合物回收率在39%~156%之间.尽管不同的垃圾焚烧炉在二口恶口英的生成量上有明显的差别,但是产生的二口恶口英同类物的归一化浓度以及对毒性当量贡献的归一化结果分布特征十分相似,表明3种垃圾焚烧炉在垃圾焚烧过程产生二口恶口英可能具有相似的反应机理.     

某垃圾焚烧厂投产前后周边土壤二英类化合物的分布

为研究垃圾焚烧厂运行对周边土壤二英类化合物（PCDD/Fs）含量的影响,采集了珠三角地区某垃圾焚烧厂投产前和投产后周边土壤样品,分析研究了该垃圾焚烧厂运行对周边土壤中PCDD/Fs含量和组分的变化.结果表明:①2012年（投产前）珠三角地区某垃圾焚烧厂周边土壤PCDD/Fs含量较低,范围为163~591 ng/kg（毒性当量范围为0.198~0.863 ng I-TEQ/kg,I-TEQ为国际毒性当量因子折算的毒性当量值）;2017—2019年（投产后）周边土壤PCDD/Fs含量范围为151~1.75×103 ng/kg（毒性当量范围为0.812~3.88 ng I-TEQ/kg）,与其他研究相比处于较低的水平.②投产后,距该垃圾焚烧厂较近（1.5 km）的采样点（S1）土壤PCDD/Fs含量逐年增长,在较远（5.2 km）但人口较密集的采样点（S3）土壤PCDD/Fs含量整体较高,但呈逐年下降趋势.③投产后,土壤中的17种PCDD/Fs单体组分中,毒性当量贡献率最高的单体为八氯二苯并二英（OCDD）和2,3,4,7,8-五氯二苯并呋喃（2,3,4,7,8-PeCDF）,二者毒性当量贡献率范围为15.7%~45.4%.④在同一采样点土壤PCDD/Fs单体组分年间差异不明显,但同一年份不同采样点差异明显.研究显示,目前该垃圾焚烧厂周边土壤PCDD/Fs含量较低,但仍需要长期监测其可能带来的风险.      

部分PCDDF水溶解度的定量结构-性质关系

以量子化学PM3算法计算得到的12个量子化学参数作为分子结构描述符，运用偏最小二乘分析，首次建立23种PCDD/F水溶解度（logSw)的定量结构-性质关系模型。PCDD/F的Sw随着其分子量的增大而减少；随着其分子最低未占据轨道能（Eluno)的增大而增大，推测PCDD/F分子与水分子之间存在着电荷转移相互作用。