碳稳定同位素技术在PAHs溯源中的应用

介绍了碳稳定同位素分馏原理,对碳稳定同位素技术在PAHs污染物溯源中的应用研究作了综述.研究发现,在碳稳定同位素进行污染物来源识别过程中,碳稳定同位素并不是完全不分馏的,某些小环多环芳烃较易发生分馏,因此,溯源应尽量选用较大环多环芳烃的同位素,同时应多开展不同类型PHAs分馏实验室研究.     

稳定碳同位素在污染物源解析中的应用

稳定碳同位素可以指示和判断有机物的来源或成因。本文概述了油源、煤源、生物源及燃烧源等不同污染源单体烃稳定碳同位素特征，简要介绍了单体烃稳定碳同位素在初步分析不同污染源贡献率中的应用。     

淮河中下游沉积物PAHs的稳定碳同位素源解析

对淮河中下游水相、悬浮物、沉积物中的PAHs(多环芳烃)进行定量分析,在探讨其分布特征的基础上,利用单体烃稳定碳同位素技术揭示研究区沉积物中PAHs的来源. 结果表明:水相中正阳关的ρ(PAHs)最高,达5.01 ng/mL;悬浮物和沉积物中以蚌埠闸的w(PAHs)最高,分别为9.85和1 175.02 ng/g. 沉积物中PAHs的δ13C在-39.4‰~-17.6‰之间.正阳关、平圩、洛河和蚌埠闸等采样点的高环PAHs的δ13C比低环PAHs的小,表明高环PAHs富集12C（轻碳同位素）,显示燃煤源为主要污染源;但这4个采样点PAHs的δ13C与燃煤烟尘相比存在一定差异,表明除燃煤源外可能还存在着少量其他污染源. 双沟镇高环PAHs的δ13C比低环PAHs的大,表明高环PAHs富集13C（重碳同位素),可能是微生物作用所致.      

应用稳定碳同位素组成特征研究环境空气颗粒物中多环芳烃的来源

采集了乌鲁木齐市与郑州市非采暖季的环境空气颗粒物 ,用二氯甲烷做溶剂提取、硅胶柱层分离出多环芳烃样品 .用气相色谱 /燃烧系统 /同位素质谱测定了多环芳烃单化合物的稳定碳同位素组成 .结果表明 :这 2个城市的TSP与PM10 中多环芳烃单化合物稳定碳同位素组成相比较没有明显的区别 ;两城市的颗粒物样品中 ,分子量较小菲、蒽、荧蒽、芘和苯并 (e)芘的稳定碳同位素组成没有明显的区别 ,平均值范围为 - 2 3 4‰～ - 2 4 8‰ ,分子量较大的多环芳烃的δ13 C出现了明显差异 ,乌鲁木齐市环境空气颗粒物中多环芳烃单化合物的δ13 C随着其分子量的增大比郑州市更贫13 C ,乌鲁木齐市的环境空气颗粒物中的苯并 (a)芘、茚并 (1,2 ,3 cd)芘、苯并 (ghi)的δ13 C值分别为 - 2 8 3‰、- 31 8‰和 - 30 2‰ ,郑州市为 - 2 4 4‰、- 2 9 4‰和 - 2 6 3‰ .结合对两城市燃煤量和机动车拥有量的对比分析 ,本研究认为 :在非采暖季 ,这两个城市环境空气颗粒物中多环芳烃的污染主要是以煤的炭化、气化、燃烧以及机动车尾气为主的复合型污染 ,而机动车尾气...     

土壤中多环芳烃的稳定碳同位素特征及其对污染源示踪意义

分析了天津市不同功能区土壤中多环芳烃的稳定碳同位素组成特征、土壤中菲、甲基菲、荧葸和芘的δ^13C值范围分别为-29．5‰～-23．2‰、-39．8‰～-23．4‰、-27．2％～-23．6‰和-28．1‰～-22．6‰,不同功能区稳定碳同位素组成的差异反映了PAHs来源的差异．稳定碳同位素组成特征表明,在研究区内,化石燃料燃烧产物的干-湿沉降是土壤PAHs的最主要来源之一,其它可能的来源有污水携带的油污、农作物茎杆及薪柴不完全燃烧产物等．就具体地点而言,土壤PAHs以二元混合输入为主,据此,运用稳定碳同位素组成的二元复合数值模型对不同来源PAHs的相对贡献率进行了估算     

原油中芳烃及其碳稳定同位素组成特征

芳烃作为原油的主要组分之一,蕴含丰富的地球化学信息,常用原油中芳烃的分布及其碳稳定同位素组成来评价原油的有机质来源和热成熟度等指标。为了补充油品化学指纹的基础鉴别指标和数据,找出适用于油样鉴别的芳烃地球化学指标以及碳稳定同位素组成,本文主要测定了来自不同地区七种原油芳香烃组分的相对含量以及碳稳定同位素组成,并计算分析了甲基萘比值（MNR）、二甲基萘比值（DNR）、三甲基萘比值（TNR）、甲基菲比值（MPR）、甲基菲指数（MPI1）和甲基菲分馏系数（MPDF）等常见的芳烃特征比值。从原油中芳烃组分相对含量分布来看,七种原油均显示出了各自的特点;从原油芳烃的特征比值来看,成熟度参数（MNR、TNR1、TNR2、MPR、MPI1、MPDF1和MPDF2）均反映出所有原油的高成熟度,其它芳烃参数如DNR1、DNR2和TNR4等比值反映原油的母质来源及生物降解等信息,由芳烃特征比值的单因素方差分析（ANOVA）结果可知,与成熟度参数MNR和MPI1相比,DNR1、DNR2和TNR4在不同原油间的差异更加明显;从原油芳烃碳稳定同位素组成来看,不同地区原油间差别较大,其中巴西原油最富集13C,阿曼原油和委内瑞拉原油最亏损13C,二甲基萘和菲的碳稳定同位素组成在不同油样间的差异最明显。将显著性差异大的芳烃参数与芳烃δ13C值联用,结果表明,该方法可以更加有效区分七种原油。最后使用主成分分析方法分析原油芳烃碳稳定同位素组成,七种原油显示出各自不同的碳稳定同位素组成特征和明显的区分效果,利用不同油样芳烃的碳稳定同位素组成差异可实现对油样来源的鉴别。     

稳定碳同位素在污染物源解析中的应用

稳定碳同位素可以指示和判断有机物的来源或成因。本文概述了油源、煤源、生物源及燃烧源等不同污染源单体烃稳定碳同位素特征 ,简要介绍了单体烃稳定碳同位素在初步分析不同污染源贡献率中的应用     

澳门大气气溶胶中多环芳烃的源解析尝试

通过三角图和欧氏距离方法对澳门大气气溶胶中多环芳烃的源解析进行了尝试.结果表明,澳门所有的样品中PAHs来源在总体上与机动车排放关系密切,而与饮食加工和植物生长排放关系不紧密;不同功能区存在差异,即商业区以机动车和饮食加工排放为主,相对清洁区以植物生长排放为主,机动车排放次之;商业功能区排放源在白天和夜晚发生差异,总体特征是白天饮食污染排放高于夜晚排放.     

城市交通干道区颗粒物中多环芳烃的源解析研究

通过比值法、因子分析法和多元逐步回归模型对南京市交通干道区颗粒物中的多环芳烃的源解析进行研究。结果表明南京市交通干道区颗粒物中多环芳烃的主要污染源是燃煤源、汽油燃烧排放源和柴油燃烧排放源 ,它们对多环芳烃的贡献率分别为 45 .2 %、34 .0 %和 2 0 .7%     

成都市冬季PM2.5中多环芳烃的源解析与毒性源解析

对成都市2010~2011年住宅区冬季PM2.5中16种多环芳烃(PAHs)进行了来源解析、毒性评估以及毒性源解析研究.结果表明,16种PAHs普遍检出,成都市冬季PM2.5中的ΣPAHs浓度范围为22.79~215.82ng/m3,平均浓度为71.38ng/m3.PAHs组分分析结果显示,低环(2~3环)PAHs含量较低,高环(4~6环)所占比例较大,其比例范围为75.95%~99.52%.利用EPA PMF5.0解析PAHs污染源类型,结果表明成都市冬季PM2.5中PAHs的主要来源是煤和木材燃烧源、柴油燃烧源和汽油燃烧源,其分担率分别是14.88%、31.34%和54.08%.等效因子(TEF)毒性评估表明,成都市冬季的TEQ均值为16.82ng/m3.此外,运用PMF-TEF耦合模型对PAHs进行了毒性源解析,结果表明煤和木材燃烧、柴油燃烧和汽油燃烧的毒性分担率分别是12.39%、24.78%、62.83%.     

铅稳定同位素在环境源解析中的应用

近年来不断发生铅污染事件引起了各界的广泛关注,但由于源解析技术的相对滞后,导致在处理这些事件中很难有效提供科学的证据确定主要的污染源和暴露途径,造成不能及时、有效地提供血铅污染防控对策。随着近年来铅稳定同位素技术的快速发展和测试设备的普及,该技术逐步引入至环境污染识别过程中,成为判断铅污染来源的和途径的一个重要技术。文章系统地介绍了铅稳定同位素组成、指纹特征、研究发展过程以及国内外最新研究热点,在此基础上提出了现存的问题,展望了铅稳定同位素与多元混合模型结合进行定量源解析的研究趋势。     

山东省农田土壤多环芳烃的污染特征及源解析

2015年7月采集山东省农田表层土壤,采用高效液相色谱紫外/荧光检测器串联方法对美国环保署优先控制的16种多环芳烃（PAHs）进行检测,分析了其含量和组成特点,比较了种植粮食作物的大田土壤和蔬菜大棚土壤、点源污染和非点源污染大田土壤中PAHs的差异,采用比值法和正定矩阵因子模型对PAHs来源进行解析,并评价了其风险.结果表明,16种PAHs总含量（∑16PAHs）范围为111.5~2744.1 ng·g^-1,均值为556.3 ng·g^-1,与国内其他地区的农田土壤污染水平相比处于中等水平.组成上,苊、芴、荧蒽的比例较高,而茚并（1,2,3-cd）芘的比例较低.点源污染大田土壤中∑16PAHs含量和7种致癌PAHs的比例均显著高于非点源污染大田;蔬菜大棚土壤与附近的大田土壤相比,∑16PAHs含量没有显著差异,且均是3~4环PAHs比例较高.山东省农田土壤中的PAHs主要来自于燃烧源,其中燃煤和生物质燃烧占42.7%,交通产生的石油燃烧占19.3%,此外炼焦排放占22.8%,石油污染占15.2%.风险评估表明,山东省非点源污染大田土壤和蔬菜大棚土壤中总毒性当量含量均未超过加拿大土壤环境质量标准,但部分点源污染大田土壤超标,具有潜在的风险.     

沈北新区土壤中多环芳烃污染特征及源解析

采用均匀网格布点法采集沈阳市沈北新区不同土地利用类型101个表层(0~20 cm)土壤样品,开展土壤中美国环保署优先控制的16种多环芳烃(PAHs)的含量空间分布特征、成分谱分析和污染物来源解析研究.结果表明,沈北新区土壤中16种PAHs(ΣPAHs)总含量为123.7~932.5μg·kg~(-1);PAHs组分以3~4环的中、低环组分为主,其中3环PAHs比例最高;ΣPAHs的空间分布特征明显,呈现出由南向北、自东向西逐渐递减的趋势.在研究区域所涉及的5种土地利用类型土壤中,土壤ΣPAHs含量的高值主要集中在城区绿地和人工绿化林地,其次为设施菜地,水稻田和玉米田中ΣPAHs含量相对较低且无明显空间分布差异.利用特征比值分析和因子分析/多元线性回归分析进行土壤中PAHs的污染源解析,初步确定沈北新区表土中PAHs的主要污染源为燃烧源和石油源的混合源,其中,工业燃煤和机动车尾气是PAHs的主要污染源,其贡献率达79.6%,石油泄漏和焦炉排放贡献率约为16.2%,生物质燃料的燃烧贡献率占4.2%.     

稳定同位素技术在水体硝酸盐污染源解析中的研究进展

准确识别水体中硝酸盐污染来源至关重要,目前稳定同位素已被广泛应用于水体硝酸盐污染源解析研究,但关于同位素分馏影响源解析结果准确性的研究仍不足。介绍了稳定同位素分析技术及其在水体硝酸盐污染源解析中的应用,通过对比氮转化中δ¹⁵N-NO₃ ⁻和δ¹⁸O-NO₃ ⁻的时空差异性,结合其他技术方法在硝酸盐污染源解析研究中的应用,提出目前稳定同位素技术在硝酸盐污染源解析中应用的局限性。结果表明,氮转化中同位素分馏对水体δ¹⁵N-NO₃ ⁻和δ¹⁸O-NO₃ ⁻的影响很大,使用符合环境特征的潜在来源δ¹⁵N-NO₃ ⁻和δ¹⁸O-NO₃ ⁻是保证稳定同位素模型解析结果准确性的关键。因此,深入研究水体中与氮转化相关的微生物信息将有助于进一步了解硝酸盐在迁移转化中的特征;土壤层或者地下水硝酸盐的输入应成为地表水体硝酸盐污染源解析的重点考察端元;结合机器学习发展出适应研究区域地理气候特征的稳定同位素模型是今后实现精准溯源的研究方向。

     

南京公园松针中多环芳烃的富集特征与源解析

采用高效液相色谱测定了南京市8个代表性公园马尾松松针中15种多环芳烃(PAHs)的含量,研究了其组成特征,并采用特征化合物比值法分析了松针中PAHs的来源.结果显示,不同公园松针中PAHs总含量(∑PAHs)范围为909.8(灵谷寺)~2 129.6 ng.g-1(莫愁湖公园),平均含量为1 438.0 ng.g-1;松针主要富集低环(2、3环)PAHs和中环(4环)PAHs,分别占∑PAHs的66.4%和29.6%,高环(5、6环)PAHs仅占∑PAHs的4%;单种PAHs以菲(Phe)的含量最高,平均含量为591.4 ng.g-1;致癌性最强的苯并(a)芘(BaP)平均含量为5.1 ng.g-1.源解析结果表明,松针中PAHs主要来源于机动车的尾气排放.     

可吸入颗粒物中多环芳烃的分布特征与来源解析

按非采暖季和采暖季2个时段采集徐州市不同环境质量功能区的大气中可吸入颗粒物(PM10)样品,对EPA优先控制的16种多环芳烃(PAHs)进行了分析研究.研究表明:徐州市区PM10中的PAHs质量浓度均值为164.6 ng/m3.其中苯并(α)芘(BaP)年质量浓度均值为10.83 ng/m3,平均BEQ质量浓度值为24.51 ng/m3,PAHs组成以高环为主,污染水平较高,对人体健康的威胁比较严重.利用特征比值法和化学质量平衡模型对徐州市PM10中的PAHs进行来源识别和解析,得出一致的结果为:燃煤是徐州市PM10中的PAHs的主要来源.     

钢铁工业区下风向土壤中多环芳烃污染特征及源解析

为了解钢铁工业区对土壤环境的影响以及土壤的污染状况,采集上海典型钢铁工业区下风向的14个表层土壤样品,应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测了样品中16种优控PAHs（多环芳烃）的含量水平,分析了钢铁工业区下风向土壤中PAHs的组成分布特征,并利用比值法和主成分分析法对土壤中的PAHs进行溯源.结果表明,钢铁工业区下风向土壤中∑₁₆ PAHs（16种优控PAHs的含量）范围为167.0~2 355.0 μg/kg,∑₇PAHs（7种具有致癌作用的PAHs的含量）在∑₁₆ PAHs中平均比例为50.4%,近距离样区（< 1 km）表层土壤中∑₁₆ PAHs平均值最高,为1 057.7 μg/kg,远距离样区（5~10 km）污染相对较轻,平均值为381.4 μg/kg;宝3、宝6和宝9采样点于钢铁工业区烧结工艺的下风向,导致宝3采样点∑₁₆ PAHs最高,为2 355.0 μg/kg,宝3、宝6和宝9采样点土壤中PAHs含量依次降低;表层（0~20 cm）土壤中PAHs单体含量最高的为荧蒽,致癌性最强的苯并[a]芘含量范围为10.0~194.0 μg/kg,环数组成以4环为主,平均比例为46.3%,其次是5~6环,二者平均比例为39.9%,随着距离工业区越远,4环的组成比例越高,5~6环比例降低;比值法和主成分分析法结果显示土壤中PAHs主要来源于石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放.研究显示,钢铁工业对多环芳烃贡献较大,下风向土壤中总多环芳烃的含量和高环多环芳烃比例都呈现明显的随距离递减特征,石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放是其多环芳烃的最主要来源.      

上海市表层土壤中多环芳烃的分布特征与源解析

应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对上海市80个表层土壤样品中16种优控多环芳烃的浓度进行了测定,分析了上海市土壤中PAHs的含量分布特征,并利用同分异构体比值、主成分分析方法对表层土壤中的PAHs进行了源解析.结果表明,80个样点PAHs的含量在0.12~24.5μg/g之间,呈现出郊区>市区>农村的梯度变化,市区内不同功能区采样点呈现出交通区>文教区>公园绿地>商业区>住宅区的梯度变化. PAHs组成以4环和5环为主,平均含量分别占∑PAHs的49.2%和27.0%,其次为3环和6环,分别占∑PAHs的14.8%和6.6%,最低为2环PAHs,仅占2.4%,单体PAHs化合物以荧蒽、芘、苯并芘为主.源解析表明,表层土壤中PAHs的主要来源是燃烧源,主要是石油燃烧.     

鄱阳湖沉积物中多环芳烃的时空分布及源解析

对鄱阳湖沉积物中16种多环芳烃（PAHs）含量、时空分布及影响因素进行了研究,并对湖体不同区域的PAHs进行定量源解析.PAHs在沉积物中广泛存在,所有点位表层沉积物中ω （∑₁₆PAHs）范围为203~2 318 μg·kg^-1,其中湖体表层沉积物中PAHs含量高于入湖河流表层沉积物中PAHs含量.鄱阳湖PAHs环数比例大小依次排列为：4环>5环>6环>3环>2环,4环PAHs组成占主导地位,其含量占∑₁₆PAHs的比例高达86.11%.2~3环以及部分4环PAHs包括Flua和Pyr更容易受到SOM的影响,4~6环PAHs更容易受到ORP及重金属等环境因子的影响.在空间分布上,∑₁₆PAHs的较高含量位于湖体邻近都昌县与鄱阳县区域,此区域地形相对封闭,与周围区域水流交换量小,不利于污染物的迁移、转化及降解.在时间分布上,PAHs含量水平的变化与江西省GDP的发展呈现出高度一致性,经济发展和人类活动影响可能是导致PAHs含量水平不断增加的主要原因.鄱阳湖表层沉积物PAHs的主要来源包括石油污染及石油、煤炭和生物质燃烧源,不同区域PAHs来源存在一定的空间差异.本研究可为鄱阳湖表层沉积物中PAHs污染情况提供参考,对鄱阳湖生态环境保护和治理具有重要意义.