廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴:污染全景、健康威脅與應(yīng)對(duì)策略_第1頁
廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴:污染全景、健康威脅與應(yīng)對(duì)策略_第2頁
廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴:污染全景、健康威脅與應(yīng)對(duì)策略_第3頁
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廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴:污染全景、健康威脅與應(yīng)對(duì)策略一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展,大氣污染已成為全球關(guān)注的環(huán)境問題之一。廣州市作為中國南方的經(jīng)濟(jì)中心和交通樞紐,近年來經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人口和機(jī)動(dòng)車數(shù)量不斷增加,能源消耗也日益增長(zhǎng),導(dǎo)致大氣污染問題逐漸凸顯。大氣中的顆粒物(PM),尤其是細(xì)顆粒物(PM2.5),因其粒徑小、比表面積大,能夠吸附大量的有害物質(zhì),如多環(huán)芳烴(PAHs)、重金屬等,對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。多環(huán)芳烴是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔?,是一類典型的持久性有機(jī)污染物。它們主要來源于煤炭、石油、天然氣等化石燃料的不完全燃燒,以及生物質(zhì)燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車尾氣排放等過程。多環(huán)芳烴具有“三致”效應(yīng),即致癌、致畸和致突變性,能夠通過呼吸道、消化道和皮膚等途徑進(jìn)入人體,對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等造成損害。例如,長(zhǎng)期暴露于高濃度的多環(huán)芳烴環(huán)境中,可能會(huì)增加患肺癌、皮膚癌等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。此外,多環(huán)芳烴還具有生物累積性和長(zhǎng)距離傳輸?shù)奶匦?,能夠在環(huán)境中持久存在,并通過大氣、水體等介質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散,對(duì)全球生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅。廣州市作為一個(gè)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市,大氣中的多環(huán)芳烴污染問題備受關(guān)注。研究廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,對(duì)于了解廣州市大氣污染狀況、制定有效的污染控制措施、保障居民的身體健康具有重要的意義。具體來說,本研究的意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:了解污染特征:通過對(duì)廣州市不同區(qū)域、不同季節(jié)大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的濃度水平、組成特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析,揭示其污染現(xiàn)狀和時(shí)空分布規(guī)律,為深入了解廣州市大氣污染狀況提供科學(xué)依據(jù)。解析污染來源:運(yùn)用多種源解析方法,如特征化合物比值法、主成分分析法、正定矩陣因子分解法等,確定廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的主要污染源,為制定針對(duì)性的污染控制措施提供理論支持。評(píng)估健康風(fēng)險(xiǎn):采用暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,對(duì)廣州市居民暴露于大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)估,明確不同人群的健康風(fēng)險(xiǎn)水平,為保護(hù)居民的身體健康提供決策依據(jù)。提供科學(xué)依據(jù):本研究的結(jié)果將為廣州市大氣污染防治規(guī)劃的制定、環(huán)境政策的評(píng)估以及環(huán)境管理的決策提供科學(xué)依據(jù),有助于推動(dòng)廣州市環(huán)境空氣質(zhì)量的改善和可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀多環(huán)芳烴作為大氣顆粒物中的重要污染物,其污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。國外對(duì)多環(huán)芳烴的研究起步較早,在污染特征、來源解析、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面取得了較為豐碩的成果。在污染特征研究方面,國外學(xué)者對(duì)不同地區(qū)、不同季節(jié)大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的濃度水平、組成特征進(jìn)行了大量監(jiān)測(cè)和分析。例如,美國學(xué)者對(duì)多個(gè)城市的大氣顆粒物進(jìn)行監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳烴的濃度在不同城市之間存在較大差異,且冬季濃度普遍高于夏季。歐洲的研究也表明,工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)和交通繁忙區(qū)域的多環(huán)芳烴濃度相對(duì)較高。在組成特征上,不同環(huán)數(shù)的多環(huán)芳烴在大氣中的分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律,通常四環(huán)和五環(huán)多環(huán)芳烴的含量較高。在來源解析方面,國外學(xué)者運(yùn)用多種先進(jìn)的源解析方法,如穩(wěn)定同位素技術(shù)、氣-粒分配模型等,對(duì)多環(huán)芳烴的污染源進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn),機(jī)動(dòng)車尾氣排放、工業(yè)生產(chǎn)過程中的燃燒活動(dòng)以及生物質(zhì)燃燒是大氣中多環(huán)芳烴的主要來源。例如,通過對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣中多環(huán)芳烴的排放特征進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其排放的多環(huán)芳烴以四環(huán)和五環(huán)化合物為主,且與車輛類型、行駛工況等因素密切相關(guān)。在遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究方面,國外學(xué)者利用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,探討了多環(huán)芳烴在大氣中的傳輸、擴(kuò)散以及與其他污染物的相互作用。研究表明,多環(huán)芳烴可以在大氣中長(zhǎng)距離傳輸,其傳輸距離和方向受到氣象條件、地形地貌等因素的影響。此外,多環(huán)芳烴還可以與大氣中的氧化劑發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)化為其他化合物,從而改變其環(huán)境行為和毒性。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面,國外學(xué)者建立了一系列完善的評(píng)估模型和方法,如暴露評(píng)估模型、劑量-反應(yīng)模型等,對(duì)人群暴露于多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期暴露于高濃度的多環(huán)芳烴環(huán)境中,會(huì)增加人群患癌癥、呼吸系統(tǒng)疾病等的風(fēng)險(xiǎn)。例如,對(duì)一些工業(yè)污染地區(qū)的居民進(jìn)行健康調(diào)查,發(fā)現(xiàn)他們患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于其他地區(qū)。國內(nèi)對(duì)大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的研究相對(duì)較晚,但近年來發(fā)展迅速,在各個(gè)方面也取得了顯著的進(jìn)展。國內(nèi)學(xué)者對(duì)北京、上海、廣州等多個(gè)大城市的大氣PM2.5中多環(huán)芳烴進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)這些城市的多環(huán)芳烴污染水平普遍較高,且存在明顯的時(shí)空差異。例如,北京在供暖期多環(huán)芳烴濃度顯著升高,主要源于燃煤供暖排放;上海的工業(yè)活動(dòng)和交通擁堵導(dǎo)致多環(huán)芳烴濃度居高不下。在組成特征上,國內(nèi)研究與國外結(jié)果類似,四環(huán)和五環(huán)多環(huán)芳烴占比較大。在來源解析方面,國內(nèi)學(xué)者綜合運(yùn)用多種方法,如特征化合物比值法、主成分分析法、正定矩陣因子分解法等,對(duì)多環(huán)芳烴的來源進(jìn)行了分析。研究表明,我國大氣中多環(huán)芳烴的主要來源包括機(jī)動(dòng)車尾氣排放、工業(yè)源排放、燃煤排放以及生物質(zhì)燃燒等。例如,通過對(duì)廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的源解析發(fā)現(xiàn),機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)源排放是主要污染源,貢獻(xiàn)率分別達(dá)到[X1]%和[X2]%。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面,國內(nèi)學(xué)者借鑒國外的研究方法,結(jié)合我國的實(shí)際情況,對(duì)人群暴露于多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn),我國部分地區(qū)人群暴露于多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)較高,尤其是在工業(yè)污染區(qū)和交通繁忙區(qū)。例如,對(duì)某工業(yè)城市的居民進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,發(fā)現(xiàn)兒童和老年人等敏感人群的健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。盡管國內(nèi)外在大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的研究方面取得了一定的成果,但針對(duì)廣州市的研究仍存在一些不足。目前對(duì)廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的研究主要集中在部分區(qū)域和特定時(shí)間段,缺乏對(duì)全市范圍、長(zhǎng)時(shí)間序列的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和分析,難以全面準(zhǔn)確地掌握其污染特征和時(shí)空變化規(guī)律。在來源解析方面,雖然已識(shí)別出主要污染源,但對(duì)各污染源的貢獻(xiàn)率在不同季節(jié)、不同區(qū)域的變化情況研究不夠深入,不利于制定精準(zhǔn)的污染控制措施。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面,缺乏對(duì)不同人群(如不同年齡、性別、職業(yè)等)暴露特征的詳細(xì)研究,且評(píng)估模型多基于國外數(shù)據(jù),與廣州市的實(shí)際情況存在一定差異,導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有待提高。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染特征分析:在廣州市不同功能區(qū)(如市中心商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通樞紐區(qū)等)設(shè)置多個(gè)采樣點(diǎn),采用中流量采樣器,按照季節(jié)變化(春季、夏季、秋季、冬季)進(jìn)行為期一年的PM2.5樣品采集。利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)采集的樣品進(jìn)行分析,測(cè)定16種美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)優(yōu)先控制的多環(huán)芳烴的濃度,包括萘(Nap)、苊烯(Acy)、苊(Ace)、芴(Flu)、菲(Phe)、蒽(Ant)、熒蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、?(Chr)、苯并[b]熒蒽(BbF)、苯并[k]熒蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(InP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)和苯并[g,h,i]苝(BghiP)。分析多環(huán)芳烴的濃度水平、組成特征以及不同季節(jié)、不同區(qū)域的變化規(guī)律,探討其污染現(xiàn)狀和時(shí)空分布特征。廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的來源解析:運(yùn)用特征化合物比值法,通過分析多環(huán)芳烴中一些具有代表性的特征化合物的比值,如Ant/(Ant+Phe)、Fla/(Fla+Pyr)等,初步判斷多環(huán)芳烴的可能來源,如燃煤源、機(jī)動(dòng)車尾氣源、生物質(zhì)燃燒源等。同時(shí),采用主成分分析法(PCA)對(duì)多環(huán)芳烴的組成數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理,提取主要成分,根據(jù)各成分的載荷因子和特征化合物的相關(guān)性,識(shí)別多環(huán)芳烴的主要污染源。此外,結(jié)合正定矩陣因子分解法(PMF),利用PMF模型對(duì)多環(huán)芳烴的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行源解析,確定各污染源對(duì)多環(huán)芳烴的貢獻(xiàn)率,從而明確廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的主要來源及其相對(duì)貢獻(xiàn)。廣州市居民暴露于大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估:根據(jù)廣州市的人口分布、不同區(qū)域的多環(huán)芳烴濃度以及居民的活動(dòng)模式,確定不同人群(如兒童、成年人、老年人等)的暴露參數(shù),包括暴露時(shí)間、呼吸速率等。采用暴露評(píng)估模型,如美國環(huán)保局推薦的吸入暴露模型,計(jì)算不同人群通過呼吸途徑暴露于大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的日均暴露劑量。然后,依據(jù)多環(huán)芳烴的致癌性和致突變性數(shù)據(jù),結(jié)合劑量-反應(yīng)模型,如線性多階段模型,評(píng)估不同人群暴露于多環(huán)芳烴的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn),確定不同人群的健康風(fēng)險(xiǎn)水平,分析健康風(fēng)險(xiǎn)的影響因素。1.3.2研究方法樣品采集:在廣州市不同功能區(qū)設(shè)置[X]個(gè)采樣點(diǎn),每個(gè)采樣點(diǎn)之間距離保持在[X]公里以上,以確保樣品的代表性和獨(dú)立性。采樣點(diǎn)具體位置的選擇考慮了地形、交通、工業(yè)分布等因素,避免采樣點(diǎn)受到局部污染源的過度影響。采用中流量采樣器,以[X]L/min的流量采集PM2.5樣品,采樣時(shí)間為每個(gè)季節(jié)連續(xù)采樣[X]天,每天采樣[X]小時(shí),以獲取足夠的樣品用于后續(xù)分析。在采樣過程中,使用石英纖維濾膜收集顆粒物,采樣前濾膜在馬弗爐中于[X]℃下灼燒[X]小時(shí),以去除濾膜表面的有機(jī)物和雜質(zhì),采樣后將濾膜放入密封袋中,置于低溫冰箱中保存,避免樣品受到污染和揮發(fā)損失。樣品分析:將采集的濾膜樣品剪碎后,放入索氏提取器中,用正己烷和二氯甲烷(體積比為[X]:[X])的混合溶劑進(jìn)行提取,提取時(shí)間為[X]小時(shí),以確保多環(huán)芳烴充分從濾膜中轉(zhuǎn)移到提取溶劑中。提取液經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至[X]mL左右,然后通過硅膠柱進(jìn)行凈化處理,去除提取液中的雜質(zhì)和干擾物質(zhì)。凈化后的提取液用氮?dú)獯蹈?,再用正己烷定容至[X]mL,采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)進(jìn)行分析。GC-MS分析條件為:色譜柱采用DB-5MS毛細(xì)管柱([X]m×[X]mm×[X]μm),進(jìn)樣口溫度為[X]℃,分流比為[X]:[X],柱溫程序?yàn)槌跏紲囟萚X]℃,保持[X]分鐘,以[X]℃/min的速率升溫至[X]℃,保持[X]分鐘,再以[X]℃/min的速率升溫至[X]℃,保持[X]分鐘;質(zhì)譜采用電子轟擊離子源(EI),離子源溫度為[X]℃,掃描方式為選擇離子掃描(SIM),根據(jù)多環(huán)芳烴的特征離子進(jìn)行定性和定量分析。數(shù)據(jù)處理與分析:運(yùn)用Excel軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算多環(huán)芳烴的濃度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值等統(tǒng)計(jì)參數(shù),繪制濃度變化趨勢(shì)圖,直觀展示多環(huán)芳烴濃度在不同季節(jié)、不同區(qū)域的變化情況。采用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析,研究多環(huán)芳烴濃度與氣象因素(如溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓等)、大氣污染物(如PM10、SO2、NO2、O3等)之間的相關(guān)性,分析各因素對(duì)多環(huán)芳烴濃度的影響。利用R語言中的相關(guān)包(如factoextra、pmfR等)進(jìn)行主成分分析(PCA)和正定矩陣因子分解法(PMF)分析,進(jìn)行源解析,確定多環(huán)芳烴的主要污染源及其貢獻(xiàn)率。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,使用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件(如RiskAssessmentToolkit等),結(jié)合暴露評(píng)估模型和劑量-反應(yīng)模型,計(jì)算不同人群暴露于多環(huán)芳烴的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn),并進(jìn)行不確定性分析,評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的可靠性。二、廣州市大氣PM2.5及多環(huán)芳烴概述2.1廣州市大氣PM2.5污染現(xiàn)狀2.1.1PM2.5濃度變化趨勢(shì)廣州市作為我國南方的經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)和交通樞紐,其大氣環(huán)境質(zhì)量備受關(guān)注。PM2.5作為大氣污染物的重要組成部分,對(duì)空氣質(zhì)量和人體健康有著顯著影響。通過對(duì)廣州市多年來PM2.5濃度數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析,能夠清晰地了解其污染變化趨勢(shì)。從長(zhǎng)期數(shù)據(jù)來看,廣州市PM2.5濃度呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。在2013-2017年期間,廣州市積極響應(yīng)國家新環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),將PM2.5治理作為重點(diǎn)工作,全面落實(shí)“大氣十條”各項(xiàng)措施。在此階段,廣州市PM2.5濃度由2013年的53微克/立方米大幅下降至2017年的35微克/立方米,成功達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),成為國家中心城市及地區(qū)生產(chǎn)總值超萬億、常住人口超千萬的省會(huì)城市中率先實(shí)現(xiàn)PM2.5達(dá)標(biāo)的城市。這一顯著成果得益于廣州市在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)污染源治理、機(jī)動(dòng)車尾氣排放管控以及揚(yáng)塵污染防治等多方面采取的有效措施。例如,在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面,廣州市積極推進(jìn)新能源的利用,規(guī)模以上煤炭消費(fèi)量從2013年的1850萬噸逐步下降至2023年的1166萬噸,減少了684萬噸,煤品和油品合計(jì)占全市能源消費(fèi)總量的比重呈逐年下降態(tài)勢(shì);在機(jī)動(dòng)車尾氣排放管控方面,加強(qiáng)了對(duì)高排放車輛的監(jiān)管,建設(shè)了27套遙感監(jiān)測(cè)、黑煙車抓拍設(shè)備,2023年遙感監(jiān)測(cè)柴油車540萬輛次,設(shè)置46個(gè)路檢點(diǎn)開展道路行駛車輛檢測(cè),2023年抽檢4.9萬輛次,并在省內(nèi)率先實(shí)施國Ⅲ柴油貨車分階段限行,促進(jìn)高排放柴油貨車淘汰。在2018-2020年期間,廣州市繼續(xù)堅(jiān)持以PM2.5治理為主,全面落實(shí)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃,同時(shí)協(xié)同做好臭氧污染防控工作。通過持續(xù)不斷的努力,2020年廣州市空氣質(zhì)量首次全面達(dá)標(biāo),PM2.5平均濃度進(jìn)一步下降至23微克/立方米,再創(chuàng)歷史新低,在9個(gè)國家中心城市中保持最優(yōu)水平,圓滿完成了省下達(dá)的“十三五”空氣質(zhì)量改善目標(biāo)任務(wù)。在此期間,廣州市進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)工業(yè)污染源的深度治理,推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)整治,完成400余家重點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物企業(yè)分級(jí)管控、1300余個(gè)儲(chǔ)罐排查,完成家具、印刷、表面涂裝等重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物整治,提標(biāo)改造生物質(zhì)、燃?xì)忮仩t900余個(gè);在揚(yáng)塵污染防治方面,成立廣州市建設(shè)工程揚(yáng)塵整治聯(lián)席會(huì)議辦公室,多部門聯(lián)動(dòng)強(qiáng)化揚(yáng)塵污染控制,2023年抽檢建設(shè)工程6.1萬家次。2021-2023年,廣州市持續(xù)優(yōu)化大氣污染防治工作思路,以PM2.5控制為主線,協(xié)同推進(jìn)臭氧污染治理,深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)。2023年,廣州市空氣質(zhì)量六項(xiàng)主要污染物再次全面達(dá)標(biāo),空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)比例(AQI達(dá)標(biāo)率)達(dá)到90.4%,同比提升6.6個(gè)百分點(diǎn),創(chuàng)歷史最優(yōu)水平;PM2.5平均濃度穩(wěn)定保持在23微克/立方米,連續(xù)四年達(dá)到世衛(wèi)組織第二階段標(biāo)準(zhǔn),繼續(xù)在北京、上海等9個(gè)國家中心城市中保持最優(yōu)。2024年1-4月,廣州市環(huán)境空氣質(zhì)量同比進(jìn)一步改善,細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度為25微克/立方米,同比下降10.7%,優(yōu)良天數(shù)比例達(dá)到98.3%,同比增加8.3個(gè)百分點(diǎn),在國家中心城市中繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。2025年春節(jié)期間(1月28日-2月4日),廣州市空氣質(zhì)量每日優(yōu)良,PM2.5日均濃度為27微克/立方米,較去年春節(jié)期間下降22.9%,實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)文化傳承與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙贏。廣州市PM2.5濃度的下降趨勢(shì),不僅體現(xiàn)了廣州市在大氣污染防治工作方面的堅(jiān)定決心和顯著成效,也反映了各項(xiàng)污染治理措施的科學(xué)性和有效性。然而,盡管取得了這些成績(jī),廣州市仍面臨著大氣污染防治的挑戰(zhàn),如機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增加、工業(yè)源的復(fù)雜性以及區(qū)域傳輸?shù)葐栴},需要進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)研究和精準(zhǔn)管控,持續(xù)鞏固和提升空氣質(zhì)量改善成果。2.1.2PM2.5主要污染源解析準(zhǔn)確解析廣州市PM2.5的主要污染源,對(duì)于制定針對(duì)性的污染控制措施和改善空氣質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義。通過多年的監(jiān)測(cè)和研究,目前已明確廣州市PM2.5的主要污染源包括移動(dòng)源、面源、工業(yè)源等,且各污染源在不同區(qū)域的貢獻(xiàn)存在一定差異。移動(dòng)源是廣州市PM2.5的首要污染源。2023年,移動(dòng)源在PM2.5來源中占比達(dá)到27.2%,其中機(jī)動(dòng)車源占13.1%,非道路移動(dòng)源占14.2%。隨著廣州市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速,機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng),截至2023年底,廣州市機(jī)動(dòng)車保有量已超過[X]萬輛。機(jī)動(dòng)車在行駛過程中,通過尾氣排放、輪胎磨損、路面揚(yáng)塵等途徑向大氣中釋放大量的顆粒物,其中包含豐富的一次污染物,如碳黑、有機(jī)碳、金屬元素等,同時(shí)機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等氣態(tài)污染物在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng),會(huì)生成二次有機(jī)氣溶膠和硝酸鹽等二次污染物,進(jìn)一步加重PM2.5污染。在中心城區(qū),由于人口密集、交通流量大,機(jī)動(dòng)車行駛頻繁且常處于怠速、低速行駛狀態(tài),尾氣排放更為集中,導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車源對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)尤為突出。非道路移動(dòng)源,如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、飛機(jī)等,雖然數(shù)量相對(duì)較少,但因其排放強(qiáng)度大、監(jiān)管難度高,也是不可忽視的污染源,在南部區(qū)域,由于港口、物流園區(qū)等分布較多,非道路移動(dòng)源對(duì)PM2.5的影響更為明顯。面源在廣州市PM2.5來源中占比為22.1%,是第二大污染源。面源污染具有分布廣泛、排放分散、難以集中治理的特點(diǎn),主要包括農(nóng)業(yè)源、生活源和揚(yáng)塵源等。農(nóng)業(yè)源方面,廣州市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中,如秸稈焚燒、農(nóng)藥和化肥的使用、畜禽養(yǎng)殖等,都會(huì)向大氣中排放顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物等污染物。生活源主要包括居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放、垃圾焚燒等。在居民生活燃料燃燒方面,雖然廣州市城市燃?xì)馄占奥瘦^高,但仍有部分居民使用煤炭、生物質(zhì)等燃料,這些燃料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵和有害氣體;餐飲油煙排放也是生活源的重要組成部分,廣州市作為美食之都,各類餐飲場(chǎng)所眾多,油煙排放總量較大,且油煙中含有大量的有機(jī)污染物,經(jīng)過大氣中的光化學(xué)反應(yīng),容易轉(zhuǎn)化為二次有機(jī)氣溶膠,對(duì)PM2.5濃度產(chǎn)生影響。揚(yáng)塵源包括建筑施工揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵、土壤揚(yáng)塵等。廣州市城市建設(shè)活動(dòng)頻繁,大量的建筑施工項(xiàng)目在施工過程中,如土方開挖、物料運(yùn)輸、場(chǎng)地平整等環(huán)節(jié),都會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵污染;道路揚(yáng)塵則主要來源于機(jī)動(dòng)車行駛過程中對(duì)路面塵土的揚(yáng)起,以及道路清掃保潔不到位等因素。在北部區(qū)域,由于地形相對(duì)開闊,農(nóng)業(yè)活動(dòng)較為集中,面源中的農(nóng)業(yè)源和揚(yáng)塵源對(duì)PM2.5的影響較大;而在中心城區(qū),生活源和揚(yáng)塵源對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)更為顯著。工業(yè)源在廣州市PM2.5來源中占比為17.5%,是第三大污染源。工業(yè)源主要包括燃煤源和工業(yè)工藝源。燃煤源在工業(yè)源中占比較大,2023年占10.8%。盡管廣州市近年來不斷推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,煤炭消費(fèi)量持續(xù)下降,但部分工業(yè)企業(yè)仍依賴煤炭作為能源,煤炭在燃燒過程中會(huì)釋放大量的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物,這些污染物在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)過程,會(huì)形成硫酸鹽、硝酸鹽等二次顆粒物,對(duì)PM2.5污染產(chǎn)生重要影響。工業(yè)工藝源占6.7%,不同行業(yè)的工業(yè)工藝過程排放的污染物種類和數(shù)量差異較大。例如,鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)在生產(chǎn)過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、揮發(fā)性有機(jī)物、重金屬等污染物,這些污染物直接排放到大氣中,會(huì)對(duì)周邊空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。在北部區(qū)域,由于部分工業(yè)企業(yè)布局相對(duì)集中,且部分企業(yè)的污染治理設(shè)施相對(duì)落后,燃煤源對(duì)PM2.5的影響較為突出;而在南部區(qū)域,一些工業(yè)園區(qū)內(nèi)的工業(yè)工藝源對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)相對(duì)較大。揚(yáng)塵源、自然源、生物質(zhì)燃燒源等也是廣州市PM2.5的重要來源,分別占9.9%、9.8%和9.0%。揚(yáng)塵源除了前面提到的建筑施工揚(yáng)塵和道路揚(yáng)塵外,還包括礦山開采、物料堆放等產(chǎn)生的揚(yáng)塵;自然源主要包括風(fēng)沙揚(yáng)塵、植物花粉等,在特定的氣象條件下,自然源對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)會(huì)有所增加;生物質(zhì)燃燒源主要包括秸稈焚燒、農(nóng)村居民生活用柴燃燒、森林火災(zāi)等,生物質(zhì)燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵和有機(jī)污染物,對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。對(duì)比2021-2023年的數(shù)據(jù),廣州市PM2.5主要污染源總體呈下降趨勢(shì)。與2022年相比,揚(yáng)塵源、移動(dòng)源、面源分別下降17.4%、17.0%和6.7%;與2021年相比,燃煤源、移動(dòng)源、工業(yè)工藝源和生物質(zhì)燃燒源分別下降20.2%、13.3%、11.9%、10.5%。這表明廣州市在大氣污染防治方面采取的一系列措施,如加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車尾氣排放管控、推進(jìn)工業(yè)污染源深度治理、強(qiáng)化揚(yáng)塵污染防治等,取得了顯著成效。然而,不同污染源的下降幅度存在差異,未來仍需針對(duì)各污染源的特點(diǎn),進(jìn)一步優(yōu)化污染治理策略,持續(xù)降低PM2.5污染水平,改善廣州市的大氣環(huán)境質(zhì)量。2.2多環(huán)芳烴簡(jiǎn)介2.2.1多環(huán)芳烴的定義與結(jié)構(gòu)多環(huán)芳烴(PolycyclicAromaticHydrocarbons,PAHs)是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔?,是一類典型的持久性有機(jī)污染物,簡(jiǎn)稱PAHs。其化學(xué)結(jié)構(gòu)獨(dú)特,展現(xiàn)出多樣化的組合方式,主要可分為非稠環(huán)型和稠環(huán)型兩大類。非稠環(huán)型多環(huán)芳烴包含聯(lián)苯及聯(lián)多苯和多苯代脂肪烴。在聯(lián)苯及聯(lián)多苯中,苯環(huán)之間通過σ鍵相互連接,形成鏈狀或分支狀結(jié)構(gòu),這種連接方式使得分子具有一定的柔性和相對(duì)較高的化學(xué)穩(wěn)定性,其物理化學(xué)性質(zhì)與單環(huán)芳烴有相似之處,在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出類似的反應(yīng)活性和選擇性;多苯代脂肪烴則是由若干個(gè)苯環(huán)取代脂肪烴中的氫原子而形成,以苯基作為取代基,脂肪烴為母體來命名,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)同樣與單環(huán)芳烴存在一定的相似性,但由于脂肪烴鏈的引入,又賦予了這類化合物一些獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),如在溶解性、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)等方面可能會(huì)與單環(huán)芳烴有所差異。稠環(huán)型多環(huán)芳烴是兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)共用兩個(gè)相鄰碳原子稠合而成,這種緊密的稠合結(jié)構(gòu)賦予了分子較高的穩(wěn)定性和獨(dú)特的電子云分布,進(jìn)而影響其物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性。例如,萘是煤焦油中含量最多的化合物之一,在高溫煤焦油中含量約為10%,其分子式為C10H8,由兩個(gè)苯環(huán)共用相鄰兩個(gè)碳原子稠合而成,呈現(xiàn)出白色片狀晶體的外觀,具有熔點(diǎn)80℃、沸點(diǎn)218℃的物理特性,不溶于水,卻易溶于熱的酒精、乙醚等有機(jī)溶劑,同時(shí)具備易揮發(fā)、易升華以及擁有特殊氣味的性質(zhì);蒽的分子式為C14H10,由三個(gè)苯環(huán)稠合而成,存在于煤焦油中,含量約為0.25%;菲與蒽互為同分異構(gòu)體,同樣存在于煤焦油中,雖然它們的原子組成相同,但由于苯環(huán)的連接方式和空間排列不同,導(dǎo)致二者在物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性上存在顯著差異。多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)有著至關(guān)重要的影響。由于其分子中存在大量的共軛π鍵,使得多環(huán)芳烴具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,難以被生物降解和化學(xué)分解,這也是其在環(huán)境中能夠持久存在的重要原因之一。共軛π鍵的存在使得多環(huán)芳烴具有較強(qiáng)的紫外吸收能力,在紫外光區(qū)域表現(xiàn)出明顯的吸收峰,這一特性在多環(huán)芳烴的分析檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用,通過紫外分光光度法可以對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行定性和定量分析。多環(huán)芳烴的分子結(jié)構(gòu)還決定了其具有一定的親脂性,能夠在生物體內(nèi)的脂肪組織中富集,從而對(duì)生物體產(chǎn)生潛在的危害。隨著苯環(huán)數(shù)量的增加和分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,多環(huán)芳烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)逐漸升高,溶解度逐漸降低,這也使得高環(huán)數(shù)的多環(huán)芳烴在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化能力相對(duì)較弱,更容易在局部地區(qū)積累。2.2.2多環(huán)芳烴的來源多環(huán)芳烴的來源廣泛,可分為自然源和人為源兩大類。自然源在人類出現(xiàn)之前就已存在,主要涵蓋陸地、水生植物和微生物的生物合成過程,此外,森林、草原的天然火災(zāi)以及火山的噴發(fā)物中也含有多環(huán)芳烴,化石燃料、木質(zhì)素和底泥中同樣存在這類物質(zhì),這些共同構(gòu)成了多環(huán)芳烴的天然本底值。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,植物在生長(zhǎng)過程中可能會(huì)合成一些多環(huán)芳烴類物質(zhì),這些物質(zhì)在植物的生理代謝過程中可能發(fā)揮著某種特定的作用,盡管目前對(duì)其具體功能的了解還相對(duì)有限;水生植物和微生物在其生命活動(dòng)中也能夠產(chǎn)生多環(huán)芳烴,例如,某些微生物在代謝過程中會(huì)通過特定的生化途徑合成多環(huán)芳烴,這些多環(huán)芳烴可能參與了微生物的防御機(jī)制或能量代謝過程。森林和草原的天然火災(zāi)是自然源中多環(huán)芳烴的重要產(chǎn)生途徑之一。在火災(zāi)發(fā)生時(shí),大量的植物和有機(jī)物在高溫下發(fā)生不完全燃燒,從而產(chǎn)生多環(huán)芳烴。這些多環(huán)芳烴隨著煙霧釋放到大氣中,隨后通過大氣傳輸在不同地區(qū)沉降,對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。研究表明,一次大規(guī)模的森林火災(zāi)所釋放的多環(huán)芳烴量可能會(huì)在短期內(nèi)顯著增加周邊地區(qū)大氣和土壤中的多環(huán)芳烴濃度,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平衡造成一定的沖擊?;鹕絿姲l(fā)也是自然源的重要組成部分,火山噴發(fā)物中包含了大量來自地球內(nèi)部的物質(zhì),其中就有多環(huán)芳烴。這些多環(huán)芳烴在火山噴發(fā)后,會(huì)隨著火山灰和氣體擴(kuò)散到周圍環(huán)境中,對(duì)周邊地區(qū)的大氣、水體和土壤環(huán)境產(chǎn)生影響。通常情況下,土壤中多環(huán)芳烴的本底值范圍為100-1000μg/kg,淡水湖泊中多環(huán)芳烴的本底值約為0.01-0.025μg/L,地下水中多環(huán)芳烴的本底值為0.001-0.01μg/L,大氣中多環(huán)芳烴的本底值在0.1-0.5ng/m3之間。人為源是多環(huán)芳烴的主要來源,隨著人類工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的不斷發(fā)展,其在環(huán)境中的排放量急劇增加,占據(jù)了環(huán)境中多環(huán)芳烴總量的絕大部分。人為源主要源于各種礦物燃料(如煤、石油和天然氣等)、木材、紙以及其他含碳?xì)浠衔锏牟煌耆紵蛟谶€原條件下的熱解過程。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,許多行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴。例如,煤炭開采和利用過程中,煤炭的燃燒、煉焦等環(huán)節(jié)會(huì)釋放大量的多環(huán)芳烴。在煤炭燃燒時(shí),由于燃燒條件的不均勻性和不完全性,煤炭中的有機(jī)物質(zhì)無法完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,而是會(huì)發(fā)生熱解和聚合反應(yīng),生成多環(huán)芳烴等污染物。據(jù)統(tǒng)計(jì),每燃燒1噸煤炭,可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)克至數(shù)十克不等的多環(huán)芳烴,具體排放量取決于煤炭的品質(zhì)、燃燒設(shè)備和燃燒條件等因素。石油煉制和化工行業(yè)也是多環(huán)芳烴的重要排放源,在石油的煉制過程中,如原油的蒸餾、催化裂化、加氫精制等工藝,以及化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,都會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴。在石油化工生產(chǎn)中,一些高溫反應(yīng)和裂解過程會(huì)導(dǎo)致石油中的烴類物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),生成多環(huán)芳烴。機(jī)動(dòng)車尾氣排放也是人為源的重要組成部分。隨著機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加,機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)環(huán)境中多環(huán)芳烴的貢獻(xiàn)日益顯著。機(jī)動(dòng)車在行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃油燃燒不完全,會(huì)產(chǎn)生大量的尾氣,其中包含多種污染物,多環(huán)芳烴便是其中之一。不同類型的機(jī)動(dòng)車,由于發(fā)動(dòng)機(jī)類型、燃料種類、行駛工況等因素的不同,其尾氣中多環(huán)芳烴的排放特征也存在差異。一般來說,柴油車尾氣中多環(huán)芳烴的排放量相對(duì)較高,尤其是在高負(fù)荷行駛和加速工況下,排放的多環(huán)芳烴濃度會(huì)明顯增加。研究表明,柴油車尾氣中多環(huán)芳烴的含量可能是汽油車的數(shù)倍甚至數(shù)十倍,這主要是因?yàn)椴裼偷娜紵匦院统煞峙c汽油不同,柴油中含有更多的芳烴類物質(zhì),在燃燒過程中更容易產(chǎn)生多環(huán)芳烴。生物質(zhì)燃燒也是人為源的一個(gè)重要方面,農(nóng)村地區(qū)的秸稈焚燒、居民生活用柴燃燒等都會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴。秸稈焚燒是農(nóng)村常見的農(nóng)業(yè)廢棄物處理方式之一,但在焚燒過程中,秸稈中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)在高溫下發(fā)生不完全燃燒,產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴。秸稈焚燒不僅會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量造成嚴(yán)重影響,還會(huì)通過大氣傳輸對(duì)周邊地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。此外,垃圾焚燒和填埋過程中,由于垃圾中含有大量的有機(jī)物質(zhì),在焚燒或填埋過程中也會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴。在垃圾焚燒廠,垃圾中的塑料、紙張、木材等有機(jī)物質(zhì)在高溫下燃燒,會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴等污染物,這些污染物如果未經(jīng)有效處理直接排放到大氣中,會(huì)對(duì)周邊居民的健康和環(huán)境質(zhì)量造成威脅。2.2.3多環(huán)芳烴的危害多環(huán)芳烴具有顯著的致癌、致畸、致突變性,對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境都構(gòu)成了嚴(yán)重威脅,是一類備受關(guān)注的持久性有機(jī)污染物。由于其具有親脂性,多環(huán)芳烴能夠通過呼吸道、皮膚和消化道等途徑進(jìn)入人體。當(dāng)人體吸入含有多環(huán)芳烴的空氣時(shí),多環(huán)芳烴會(huì)隨著空氣進(jìn)入呼吸道,部分會(huì)沉積在肺部,通過肺泡進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng),進(jìn)而分布到全身各個(gè)器官和組織;通過皮膚接觸含有多環(huán)芳烴的物質(zhì),如受污染的土壤、水體、工業(yè)產(chǎn)品等,多環(huán)芳烴可以透過皮膚的角質(zhì)層進(jìn)入人體;當(dāng)人們食用受多環(huán)芳烴污染的食物或飲用受污染的水時(shí),多環(huán)芳烴會(huì)通過消化道被人體吸收。進(jìn)入人體后,多環(huán)芳烴會(huì)對(duì)人體的多個(gè)系統(tǒng)和器官造成損害。在呼吸系統(tǒng)方面,長(zhǎng)期暴露于多環(huán)芳烴環(huán)境中,會(huì)增加患肺癌等呼吸系統(tǒng)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。多環(huán)芳烴在體內(nèi)經(jīng)過一系列代謝轉(zhuǎn)化,會(huì)生成具有活性的代謝產(chǎn)物,這些代謝產(chǎn)物能夠與肺部細(xì)胞中的DNA結(jié)合,形成DNA加合物,導(dǎo)致基因突變和細(xì)胞癌變。研究表明,在一些工業(yè)污染嚴(yán)重的地區(qū),居民長(zhǎng)期暴露于高濃度的多環(huán)芳烴環(huán)境中,其肺癌發(fā)病率明顯高于其他地區(qū)。在心血管系統(tǒng)方面,多環(huán)芳烴可能會(huì)影響心血管系統(tǒng)的正常功能,導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。多環(huán)芳烴能夠引起血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷,促進(jìn)炎癥反應(yīng)和血栓形成,從而影響心血管系統(tǒng)的正常生理功能。在免疫系統(tǒng)方面,多環(huán)芳烴會(huì)干擾免疫系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)機(jī)制,降低人體的免疫力,使人更容易受到病原體的感染。多環(huán)芳烴可以抑制免疫細(xì)胞的活性,影響免疫細(xì)胞的增殖和分化,從而削弱免疫系統(tǒng)的防御能力。多環(huán)芳烴還具有致畸性,孕婦在懷孕期間接觸多環(huán)芳烴,可能會(huì)對(duì)胎兒的發(fā)育產(chǎn)生不良影響,增加胎兒畸形的風(fēng)險(xiǎn)。多環(huán)芳烴可以通過胎盤屏障進(jìn)入胎兒體內(nèi),干擾胎兒的正常發(fā)育過程,影響胎兒的器官形成和功能發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn),在一些受多環(huán)芳烴污染嚴(yán)重的地區(qū),新生兒畸形率相對(duì)較高,這與孕婦在孕期接觸多環(huán)芳烴密切相關(guān)。此外,多環(huán)芳烴還具有致突變性,能夠?qū)е禄蛲蛔?,增加遺傳疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。多環(huán)芳烴與DNA結(jié)合形成的DNA加合物,會(huì)干擾DNA的正常復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程,導(dǎo)致基因突變的發(fā)生。這些基因突變?nèi)绻l(fā)生在生殖細(xì)胞中,可能會(huì)遺傳給后代,增加后代患遺傳疾病的風(fēng)險(xiǎn)。在生態(tài)環(huán)境方面,多環(huán)芳烴會(huì)對(duì)土壤、水體和大氣環(huán)境造成污染,破壞生態(tài)平衡。多環(huán)芳烴會(huì)影響土壤中微生物的活性和群落結(jié)構(gòu),抑制土壤中有機(jī)物的分解和養(yǎng)分循環(huán),從而影響土壤的肥力和生態(tài)功能。多環(huán)芳烴在土壤中的積累還會(huì)通過食物鏈傳遞,對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)植物產(chǎn)生危害。在水體中,多環(huán)芳烴會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生毒性作用,影響水生生物的生長(zhǎng)、繁殖和生存。多環(huán)芳烴能夠在水生生物體內(nèi)富集,通過食物鏈的放大作用,對(duì)處于食物鏈頂端的生物造成更大的危害。例如,一些魚類在攝入含有多環(huán)芳烴的食物后,會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、生殖能力下降、免疫力降低等問題,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致死亡。多環(huán)芳烴在大氣中會(huì)參與光化學(xué)反應(yīng),形成二次污染物,如臭氧、細(xì)顆粒物等,進(jìn)一步加重大氣污染,影響空氣質(zhì)量,對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成更大的危害。三、廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴污染特征3.1樣品采集與分析方法3.1.1采樣點(diǎn)設(shè)置為全面、準(zhǔn)確地了解廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染特征,在廣州市不同功能區(qū)共設(shè)置了[X]個(gè)采樣點(diǎn)。這些采樣點(diǎn)的選取充分考慮了地形、交通、工業(yè)分布以及人口密度等因素,以確保采集的樣品能夠代表不同區(qū)域的污染狀況。在市中心商業(yè)區(qū),選擇了位于天河區(qū)的[具體地點(diǎn)]作為采樣點(diǎn)。天河區(qū)是廣州市的商業(yè)中心和交通樞紐,高樓林立,商業(yè)活動(dòng)頻繁,人口密集,機(jī)動(dòng)車流量大,該區(qū)域的大氣污染受到交通排放、商業(yè)活動(dòng)以及居民生活等多種因素的影響。采樣點(diǎn)設(shè)置在一座高層建筑的樓頂,距離地面高度約為[X]米,周圍視野開闊,能夠避免局部污染源的干擾,且可以較好地反映該區(qū)域的大氣污染水平。在居民區(qū),分別在越秀區(qū)的[具體地點(diǎn)1]和荔灣區(qū)的[具體地點(diǎn)2]設(shè)立采樣點(diǎn)。越秀區(qū)和荔灣區(qū)是廣州市的老城區(qū),居住人口眾多,生活污染源較為集中,如居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放等。采樣點(diǎn)周邊分布有大量居民樓,且距離主要道路有一定距離,既能反映居民區(qū)的污染特征,又能減少交通源的直接影響。工業(yè)區(qū)的采樣點(diǎn)位于黃埔區(qū)的[具體地點(diǎn)3]。黃埔區(qū)是廣州市的重要工業(yè)基地,集中了眾多化工、鋼鐵、機(jī)械制造等企業(yè),工業(yè)污染源排放量大。采樣點(diǎn)設(shè)置在工業(yè)區(qū)內(nèi),距離主要工業(yè)企業(yè)較近,能夠有效監(jiān)測(cè)工業(yè)排放對(duì)大氣環(huán)境的影響。在交通樞紐區(qū),選擇了廣州火車站附近的[具體地點(diǎn)4]作為采樣點(diǎn)。廣州火車站是華南地區(qū)最大的鐵路客運(yùn)樞紐,每天發(fā)送和到達(dá)大量旅客,周邊交通十分繁忙,機(jī)動(dòng)車尾氣排放集中。采樣點(diǎn)位于火車站廣場(chǎng)附近的一座建筑物樓頂,能夠直接監(jiān)測(cè)交通樞紐區(qū)域的大氣污染狀況。此外,為了對(duì)比城市與郊區(qū)的污染差異,在從化區(qū)的[具體地點(diǎn)5]設(shè)置了一個(gè)郊區(qū)采樣點(diǎn)。從化區(qū)位于廣州市北部,以農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)為主,工業(yè)活動(dòng)相對(duì)較少,人口密度較低。采樣點(diǎn)周圍為農(nóng)田和山林,能夠反映郊區(qū)相對(duì)清潔的大氣環(huán)境狀況。各個(gè)采樣點(diǎn)之間的距離保持在[X]公里以上,以確保樣品的獨(dú)立性和代表性。在每個(gè)采樣點(diǎn),均設(shè)置了明顯的標(biāo)識(shí)和防護(hù)設(shè)施,防止采樣設(shè)備受到人為破壞和其他因素的干擾。采樣點(diǎn)的位置信息通過GPS進(jìn)行精確定位,并記錄在案,以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。3.1.2采樣時(shí)間與頻率本研究的采樣時(shí)間為[具體年份],按照季節(jié)變化進(jìn)行樣品采集,每個(gè)季節(jié)采樣[X]次,每次連續(xù)采樣[X]天,以獲取足夠的樣品用于后續(xù)分析。具體采樣時(shí)間安排如下:春季(3-5月):分別在3月中旬、4月中旬和5月中旬進(jìn)行采樣。春季是廣州市的季風(fēng)轉(zhuǎn)換期,氣象條件復(fù)雜多變,大氣污染物的擴(kuò)散和傳輸受到較大影響。通過在春季不同時(shí)段采樣,可以全面了解春季大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染特征及其變化規(guī)律。夏季(6-8月):采樣時(shí)間為6月下旬、7月中旬和8月下旬。夏季氣溫較高,降水較多,大氣中的多環(huán)芳烴可能會(huì)受到降水沖刷和光化學(xué)反應(yīng)的影響。選擇在夏季的不同時(shí)段采樣,有助于分析夏季氣象條件對(duì)多環(huán)芳烴污染的影響。秋季(9-11月):于9月中旬、10月中旬和11月中旬進(jìn)行采樣。秋季天氣較為晴朗,大氣擴(kuò)散條件相對(duì)較好,但隨著秋季的推進(jìn),北方冷空氣逐漸南下,可能會(huì)對(duì)廣州市的大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。通過在秋季不同時(shí)段采樣,可以研究秋季大氣污染的變化趨勢(shì)。冬季(12月-次年2月):分別在12月下旬、1月中旬和2月中旬進(jìn)行采樣。冬季是廣州市大氣污染相對(duì)較重的季節(jié),氣溫較低,大氣穩(wěn)定度較高,不利于污染物的擴(kuò)散。在冬季不同時(shí)段采樣,能夠深入了解冬季大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染狀況及其成因。每天的采樣時(shí)間為08:00-次日08:00,共采集24小時(shí)的樣品。這樣的采樣時(shí)間設(shè)置可以涵蓋一天中不同時(shí)段的大氣污染情況,避免因采樣時(shí)間較短而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的片面性。在采樣過程中,使用中流量采樣器,以[X]L/min的流量采集PM2.5樣品,確保采集的樣品具有代表性。采樣前后,對(duì)采樣器進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查,確保采樣設(shè)備的正常運(yùn)行和采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí),記錄采樣期間的氣象數(shù)據(jù),包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等,以便后續(xù)分析氣象因素對(duì)多環(huán)芳烴污染的影響。3.1.3樣品分析測(cè)試將采集的濾膜樣品剪碎后,放入索氏提取器中,用正己烷和二氯甲烷(體積比為[X]:[X])的混合溶劑進(jìn)行提取。提取時(shí)間為[X]小時(shí),以確保多環(huán)芳烴充分從濾膜中轉(zhuǎn)移到提取溶劑中。在提取過程中,通過加熱使混合溶劑不斷回流,對(duì)樣品進(jìn)行反復(fù)浸泡和萃取,提高提取效率。提取液經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至[X]mL左右,然后通過硅膠柱進(jìn)行凈化處理。硅膠柱是一種常用的色譜分離柱,其內(nèi)部填充有硅膠顆粒,具有較大的比表面積和吸附性能。當(dāng)提取液通過硅膠柱時(shí),其中的雜質(zhì)和干擾物質(zhì)會(huì)被硅膠吸附,而多環(huán)芳烴則能夠順利通過,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)提取液的凈化。在凈化過程中,使用適量的洗脫劑對(duì)硅膠柱進(jìn)行沖洗,確保多環(huán)芳烴被完全洗脫下來。凈化后的提取液用氮?dú)獯蹈桑儆谜和槎ㄈ葜羀X]mL,采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)進(jìn)行分析。GC-MS是一種強(qiáng)大的分析儀器,結(jié)合了氣相色譜的高效分離能力和質(zhì)譜的高靈敏度檢測(cè)能力,能夠?qū)Χ喹h(huán)芳烴進(jìn)行準(zhǔn)確的定性和定量分析。GC-MS分析條件如下:色譜柱采用DB-5MS毛細(xì)管柱([X]m×[X]mm×[X]μm),該色譜柱具有較高的分離效率和穩(wěn)定性,適用于多環(huán)芳烴的分析。進(jìn)樣口溫度為[X]℃,以確保樣品能夠迅速氣化并進(jìn)入色譜柱。分流比為[X]:[X],通過控制分流比,可以調(diào)整進(jìn)入色譜柱的樣品量,提高分析的準(zhǔn)確性。柱溫程序?yàn)槌跏紲囟萚X]℃,保持[X]分鐘,以充分分離低沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴;然后以[X]℃/min的速率升溫至[X]℃,保持[X]分鐘,進(jìn)一步分離中等沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴;再以[X]℃/min的速率升溫至[X]℃,保持[X]分鐘,使高沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴能夠完全分離。質(zhì)譜采用電子轟擊離子源(EI),離子源溫度為[X]℃,EI源具有較高的電離效率和穩(wěn)定性,能夠產(chǎn)生豐富的碎片離子,有助于多環(huán)芳烴的定性分析。掃描方式為選擇離子掃描(SIM),根據(jù)多環(huán)芳烴的特征離子進(jìn)行定性和定量分析,SIM掃描方式可以提高檢測(cè)的靈敏度和選擇性,減少干擾物質(zhì)的影響。在分析過程中,使用多環(huán)芳烴的標(biāo)準(zhǔn)品配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍涵蓋了樣品中多環(huán)芳烴可能的濃度范圍,以確保定量分析的準(zhǔn)確性。通過將樣品的色譜峰與標(biāo)準(zhǔn)品的色譜峰進(jìn)行對(duì)比,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中多環(huán)芳烴的濃度。同時(shí),對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行平行分析,取平均值作為最終結(jié)果,以提高分析的可靠性。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程,注意安全防護(hù),避免多環(huán)芳烴對(duì)人體造成危害。3.2多環(huán)芳烴的污染水平3.2.1年平均污染水平對(duì)廣州市不同功能區(qū)采集的PM2.5樣品進(jìn)行分析后,得到廣州市大氣PM2.5中16種優(yōu)控多環(huán)芳烴(PAHs)的年平均濃度。結(jié)果顯示,廣州市大氣PM2.5中Σ16PAHs的年平均濃度為[X]ng/m3,其中二環(huán)芳烴萘(Nap)的濃度最高,年平均值達(dá)到[X1]ng/m3,占總多環(huán)芳烴濃度的[X1%];其次是菲(Phe),年平均濃度為[X2]ng/m3,占比[X2%];熒蒽(Fla)和芘(Pyr)的年平均濃度分別為[X3]ng/m3和[X4]ng/m3,占比分別為[X3%]和[X4%]。而苯并[g,h,i]苝(BghiP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)和茚并[1,2,3-cd]芘(InP)等四環(huán)以上的多環(huán)芳烴濃度相對(duì)較低,年平均濃度分別為[X5]ng/m3、[X6]ng/m3和[X7]ng/m3,占比分別為[X5%]、[X6%]和[X7%]。與國內(nèi)其他城市相比,廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的污染水平處于中等偏下。例如,北京市大氣PM2.5中Σ16PAHs的年平均濃度為[X8]ng/m3,高于廣州市;上海市的年平均濃度為[X9]ng/m3,也相對(duì)較高。而一些中小城市,如某市的年平均濃度為[X10]ng/m3,低于廣州市。與國外城市相比,廣州市的污染水平同樣相對(duì)較低。例如,美國紐約市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的年平均濃度為[X11]ng/m3,高于廣州市;歐洲某城市的年平均濃度為[X12]ng/m3,也高于廣州市。這種差異可能與不同城市的能源結(jié)構(gòu)、工業(yè)布局、交通狀況以及氣象條件等因素有關(guān)。北京市和上海市作為我國的經(jīng)濟(jì)中心和特大城市,工業(yè)活動(dòng)和機(jī)動(dòng)車保有量較大,能源消耗高,多環(huán)芳烴的排放源較多,導(dǎo)致其污染水平相對(duì)較高。而廣州市在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)污染源治理和機(jī)動(dòng)車尾氣排放管控等方面采取了一系列有效措施,使得多環(huán)芳烴的排放得到一定控制,污染水平相對(duì)較低。國外城市的情況也各不相同,紐約市作為國際大都市,交通擁堵和工業(yè)活動(dòng)同樣較為頻繁,多環(huán)芳烴的排放量大;而部分歐洲城市雖然在環(huán)保方面采取了積極措施,但由于其工業(yè)歷史悠久,一些老工業(yè)區(qū)域的污染問題仍然存在,導(dǎo)致多環(huán)芳烴的污染水平相對(duì)較高。不同功能區(qū)的多環(huán)芳烴年平均濃度存在一定差異。市中心商業(yè)區(qū)的Σ16PAHs年平均濃度最高,達(dá)到[X13]ng/m3,這主要是由于該區(qū)域商業(yè)活動(dòng)頻繁,機(jī)動(dòng)車流量大,交通排放和商業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的多環(huán)芳烴較多。居民區(qū)的年平均濃度為[X14]ng/m3,主要來源于居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放以及周邊交通影響。工業(yè)區(qū)的年平均濃度為[X15]ng/m3,雖然工業(yè)源排放量大,但由于工業(yè)區(qū)相對(duì)較為分散,且部分企業(yè)采取了一定的污染治理措施,使得其濃度略低于市中心商業(yè)區(qū)。交通樞紐區(qū)的年平均濃度為[X16]ng/m3,主要受機(jī)動(dòng)車尾氣排放的影響,由于交通樞紐區(qū)車輛密集,尾氣排放集中,多環(huán)芳烴濃度較高。郊區(qū)采樣點(diǎn)的年平均濃度最低,為[X17]ng/m3,該區(qū)域工業(yè)活動(dòng)較少,人口密度低,大氣環(huán)境相對(duì)清潔,多環(huán)芳烴主要來源于自然源和少量的農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放。3.2.2季節(jié)變化特征廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。冬季多環(huán)芳烴的濃度最高,Σ16PAHs的平均濃度達(dá)到[X18]ng/m3;春季次之,平均濃度為[X19]ng/m3;秋季的平均濃度為[X20]ng/m3;夏季濃度最低,平均濃度為[X21]ng/m3。通過方差分析可知,不同季節(jié)多環(huán)芳烴濃度差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。冬季多環(huán)芳烴濃度最高,主要原因包括以下幾個(gè)方面。氣象條件方面,冬季廣州市氣溫較低,大氣穩(wěn)定度較高,不利于污染物的擴(kuò)散。在低溫環(huán)境下,大氣邊界層高度降低,空氣對(duì)流減弱,使得多環(huán)芳烴等污染物容易在近地面聚集,難以擴(kuò)散到高空。同時(shí),冬季降水較少,對(duì)污染物的沖刷作用較弱,多環(huán)芳烴在大氣中的停留時(shí)間增加,導(dǎo)致其濃度升高。污染源排放方面,冬季居民取暖需求增加,煤炭、生物質(zhì)等燃料的使用量上升,燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴。部分工業(yè)企業(yè)在冬季可能會(huì)增加生產(chǎn)負(fù)荷,導(dǎo)致工業(yè)源排放的多環(huán)芳烴增多。春季多環(huán)芳烴濃度較高,主要是因?yàn)榇杭臼菑V州市的季風(fēng)轉(zhuǎn)換期,氣象條件復(fù)雜多變。在季風(fēng)轉(zhuǎn)換過程中,大氣環(huán)流不穩(wěn)定,污染物的傳輸和擴(kuò)散受到影響。北方冷空氣南下時(shí),可能會(huì)攜帶周邊地區(qū)的污染物進(jìn)入廣州市,增加本地的污染負(fù)荷。春季也是建筑施工和農(nóng)業(yè)活動(dòng)的高峰期,建筑施工揚(yáng)塵和農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的秸稈焚燒等會(huì)釋放多環(huán)芳烴等污染物。夏季多環(huán)芳烴濃度最低,主要得益于氣象條件的有利影響。夏季氣溫較高,大氣對(duì)流旺盛,大氣邊界層高度升高,有利于污染物的擴(kuò)散。強(qiáng)對(duì)流天氣使得空氣快速流動(dòng),多環(huán)芳烴等污染物能夠迅速被稀釋和擴(kuò)散到更大的范圍。夏季降水豐富,雨水對(duì)大氣中的污染物有較強(qiáng)的沖刷作用,能夠有效去除多環(huán)芳烴等污染物,降低其在大氣中的濃度。秋季多環(huán)芳烴濃度相對(duì)較低,主要是因?yàn)榍锛咎鞖廨^為晴朗,大氣擴(kuò)散條件相對(duì)較好。隨著夏季風(fēng)的逐漸減弱和冬季風(fēng)的尚未完全建立,大氣環(huán)流相對(duì)穩(wěn)定,有利于污染物的擴(kuò)散。秋季的太陽輻射強(qiáng)度適中,光化學(xué)反應(yīng)相對(duì)較弱,多環(huán)芳烴的二次生成量較少。3.3多環(huán)芳烴的組成特征3.3.1組分分布特點(diǎn)對(duì)廣州市大氣PM2.5中16種優(yōu)控多環(huán)芳烴的含量和占比進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,不同組分的多環(huán)芳烴在含量和占比上存在顯著差異。在含量方面,萘(Nap)的平均濃度最高,達(dá)到[X1]ng/m3,占總多環(huán)芳烴濃度的[X1%]。萘是一種具有兩個(gè)苯環(huán)的多環(huán)芳烴,其來源廣泛,主要源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放、煤炭燃燒以及工業(yè)生產(chǎn)過程中的排放。在廣州市,機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng),尾氣排放成為萘的重要來源之一。此外,部分工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用煤炭作為燃料,煤炭燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生萘等多環(huán)芳烴。菲(Phe)的平均濃度為[X2]ng/m3,占比[X2%]。菲是一種三環(huán)芳烴,其來源與萘有一定相似性,機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)源排放是其主要來源。在交通繁忙區(qū)域,機(jī)動(dòng)車尾氣中的菲排放較為集中;而在工業(yè)區(qū),工業(yè)生產(chǎn)過程中的高溫反應(yīng)和燃燒活動(dòng)也會(huì)釋放大量的菲。熒蒽(Fla)和芘(Pyr)的平均濃度分別為[X3]ng/m3和[X4]ng/m3,占比分別為[X3%]和[X4%]。這兩種四環(huán)芳烴在大氣中的含量也相對(duì)較高,它們主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放、工業(yè)源排放以及生物質(zhì)燃燒。在一些農(nóng)村地區(qū),生物質(zhì)燃燒是熒蒽和芘的重要來源之一;而在城市中,機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)源排放則是其主要貢獻(xiàn)者。相比之下,苯并[g,h,i]苝(BghiP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)和茚并[1,2,3-cd]芘(InP)等四環(huán)以上的多環(huán)芳烴濃度相對(duì)較低,年平均濃度分別為[X5]ng/m3、[X6]ng/m3和[X7]ng/m3,占比分別為[X5%]、[X6%]和[X7%]。這些高環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的來源主要是高溫燃燒過程,如煤炭、石油等化石燃料的不完全燃燒以及工業(yè)生產(chǎn)中的高溫裂解反應(yīng)。由于這些反應(yīng)需要較高的溫度和特定的條件,在廣州市的大氣環(huán)境中,這類高環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的生成量相對(duì)較少。不同功能區(qū)的多環(huán)芳烴組分分布也存在差異。市中心商業(yè)區(qū)由于商業(yè)活動(dòng)頻繁,機(jī)動(dòng)車流量大,交通排放和商業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的多環(huán)芳烴較多,其中萘、菲等低環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的含量相對(duì)較高。居民區(qū)主要受居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放以及周邊交通影響,多環(huán)芳烴組分中萘、菲和熒蒽的占比較大。工業(yè)區(qū)雖然工業(yè)源排放量大,但部分企業(yè)采取了一定的污染治理措施,多環(huán)芳烴組分相對(duì)較為復(fù)雜,四環(huán)以上的多環(huán)芳烴含量在各功能區(qū)中相對(duì)較高。交通樞紐區(qū)主要受機(jī)動(dòng)車尾氣排放的影響,萘、熒蒽和芘等多環(huán)芳烴的含量較高。郊區(qū)采樣點(diǎn)工業(yè)活動(dòng)較少,人口密度低,大氣環(huán)境相對(duì)清潔,多環(huán)芳烴主要來源于自然源和少量的農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放,各組分的含量相對(duì)較低。3.3.2環(huán)數(shù)分布特征廣州市大氣PM2.5中不同環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的濃度和分布規(guī)律存在明顯差異。二環(huán)芳烴主要為萘(Nap),其在多環(huán)芳烴中濃度最高,年平均濃度為[X1]ng/m3,占總多環(huán)芳烴濃度的[X1%]。萘的高濃度主要?dú)w因于其廣泛的來源,機(jī)動(dòng)車尾氣排放是萘的重要來源之一。隨著廣州市機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加,機(jī)動(dòng)車在行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃油燃燒不完全,會(huì)產(chǎn)生含有萘的尾氣排放。煤炭燃燒也是萘的重要來源,部分工業(yè)企業(yè)和居民生活中仍使用煤炭作為燃料,煤炭在燃燒過程中會(huì)發(fā)生熱解和聚合反應(yīng),生成萘等多環(huán)芳烴。此外,工業(yè)生產(chǎn)過程中的一些化學(xué)反應(yīng),如石油煉制、化工合成等,也會(huì)產(chǎn)生萘。三環(huán)芳烴以菲(Phe)為主,平均濃度為[X2]ng/m3,占比[X2%]。菲的來源與萘有相似之處,主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)源排放。在交通繁忙的道路上,機(jī)動(dòng)車尾氣中的菲排放量較大;在工業(yè)區(qū),工業(yè)生產(chǎn)過程中的高溫燃燒和化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放出菲。部分工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中,如鋼鐵冶煉、化工生產(chǎn)等,會(huì)使用高溫爐窯,這些爐窯在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生含有菲的廢氣。四環(huán)芳烴包括熒蒽(Fla)和芘(Pyr),它們的平均濃度分別為[X3]ng/m3和[X4]ng/m3,占比分別為[X3%]和[X4%]。熒蒽和芘的主要來源為機(jī)動(dòng)車尾氣排放、工業(yè)源排放以及生物質(zhì)燃燒。在農(nóng)村地區(qū),生物質(zhì)燃燒是熒蒽和芘的重要來源之一,如秸稈焚燒、農(nóng)村居民生活用柴燃燒等。在城市中,機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)源排放是熒蒽和芘的主要貢獻(xiàn)者。機(jī)動(dòng)車在行駛過程中,尤其是在高負(fù)荷行駛和加速工況下,尾氣中熒蒽和芘的排放濃度會(huì)明顯增加;一些工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中,如焦化、煉油等行業(yè),會(huì)產(chǎn)生含有熒蒽和芘的廢氣。五環(huán)及以上的多環(huán)芳烴濃度相對(duì)較低,如苯并[g,h,i]苝(BghiP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)和茚并[1,2,3-cd]芘(InP)等。這些高環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴主要來源于高溫燃燒過程,如煤炭、石油等化石燃料的不完全燃燒以及工業(yè)生產(chǎn)中的高溫裂解反應(yīng)。在廣州市,雖然工業(yè)活動(dòng)和能源消耗較為集中,但隨著環(huán)保措施的加強(qiáng)和技術(shù)的進(jìn)步,高溫燃燒過程中的排放得到了一定控制,使得高環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的生成量相對(duì)較少。此外,高環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,在大氣中的遷移轉(zhuǎn)化能力較弱,也導(dǎo)致其在大氣中的濃度較低??傮w來看,廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的環(huán)數(shù)分布呈現(xiàn)出二環(huán)和三環(huán)芳烴占比較高,四環(huán)芳烴次之,五環(huán)及以上芳烴占比較低的特點(diǎn)。這種分布特征與多環(huán)芳烴的來源和生成機(jī)制密切相關(guān),也反映了廣州市的能源結(jié)構(gòu)、工業(yè)布局以及交通狀況等因素對(duì)大氣污染的影響。3.4多環(huán)芳烴的空間分布特征廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的濃度在不同區(qū)域存在明顯差異,呈現(xiàn)出市區(qū)高于郊區(qū)的總體趨勢(shì)。在市區(qū),由于人口密集、交通繁忙、工業(yè)活動(dòng)集中以及能源消耗量大等因素,多環(huán)芳烴的排放源眾多,導(dǎo)致其濃度相對(duì)較高。以市中心商業(yè)區(qū)為例,該區(qū)域商業(yè)活動(dòng)頻繁,大型商場(chǎng)、寫字樓林立,人們的日常消費(fèi)和商業(yè)運(yùn)營活動(dòng)需要大量的能源支持,如電力、燃?xì)獾?,而這些能源的生產(chǎn)和使用過程中會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴等污染物。同時(shí),機(jī)動(dòng)車保有量巨大,交通擁堵現(xiàn)象較為常見,機(jī)動(dòng)車在行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程不完全,會(huì)產(chǎn)生含有多環(huán)芳烴的尾氣排放。據(jù)統(tǒng)計(jì),該區(qū)域的機(jī)動(dòng)車日流量可達(dá)數(shù)十萬輛,尾氣排放成為多環(huán)芳烴的重要來源之一。此外,一些商業(yè)活動(dòng),如餐飲、娛樂等,也會(huì)產(chǎn)生一定量的多環(huán)芳烴,餐飲場(chǎng)所的油煙排放中就含有多種多環(huán)芳烴。居民區(qū)的多環(huán)芳烴濃度也相對(duì)較高,主要源于居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放以及周邊交通影響。在廣州市的一些老城區(qū),部分居民仍使用煤炭、生物質(zhì)等燃料進(jìn)行取暖和烹飪,這些燃料在燃燒過程中會(huì)發(fā)生熱解和聚合反應(yīng),生成多環(huán)芳烴。居民生活中的一些其他活動(dòng),如吸煙、使用蚊香等,也會(huì)產(chǎn)生少量的多環(huán)芳烴。餐飲油煙排放也是居民區(qū)多環(huán)芳烴的重要來源之一,隨著居民生活水平的提高,外出就餐和家庭烹飪的頻率增加,餐飲場(chǎng)所和家庭廚房排放的油煙中含有大量的有機(jī)污染物,其中包括多環(huán)芳烴。周邊交通的影響也不可忽視,居民區(qū)通??拷饕缆?,機(jī)動(dòng)車尾氣排放會(huì)對(duì)居民區(qū)的空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響,增加多環(huán)芳烴的濃度。工業(yè)區(qū)由于工業(yè)源排放量大,多環(huán)芳烴濃度較高。廣州市的一些工業(yè)區(qū)集中了眾多化工、鋼鐵、機(jī)械制造等企業(yè),這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中,會(huì)使用大量的化石燃料,如煤炭、石油等,化石燃料的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴。一些工業(yè)生產(chǎn)工藝,如焦化、煉油、化工合成等,也會(huì)直接排放多環(huán)芳烴。部分工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中,由于設(shè)備老化、污染治理設(shè)施不完善等原因,導(dǎo)致多環(huán)芳烴的排放未能得到有效控制,進(jìn)一步增加了工業(yè)區(qū)的污染負(fù)荷。交通樞紐區(qū)主要受機(jī)動(dòng)車尾氣排放的影響,多環(huán)芳烴濃度較高。廣州火車站、廣州南站等交通樞紐是人員和物資流動(dòng)的重要節(jié)點(diǎn),每天有大量的火車、汽車、出租車等交通工具在此運(yùn)行。這些交通工具在運(yùn)行過程中,會(huì)排放大量的尾氣,尾氣中含有豐富的多環(huán)芳烴?;疖囋谶\(yùn)行過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒柴油會(huì)產(chǎn)生尾氣排放;汽車在啟動(dòng)、加速和行駛過程中,汽油或柴油的燃燒也會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴。交通樞紐區(qū)的交通擁堵現(xiàn)象較為嚴(yán)重,機(jī)動(dòng)車在怠速和低速行駛時(shí),尾氣排放中的多環(huán)芳烴濃度會(huì)更高。相比之下,郊區(qū)工業(yè)活動(dòng)較少,人口密度低,大氣環(huán)境相對(duì)清潔,多環(huán)芳烴主要來源于自然源和少量的農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放,濃度相對(duì)較低。郊區(qū)以農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)為主,工業(yè)企業(yè)數(shù)量較少,且分布較為分散,工業(yè)源排放的多環(huán)芳烴量相對(duì)較少。郊區(qū)的人口密度較低,居民生活排放的多環(huán)芳烴也較少。自然源方面,植物的自然揮發(fā)和微生物的活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生少量的多環(huán)芳烴,但這些來源的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的秸稈焚燒、農(nóng)藥和化肥的使用等,也會(huì)產(chǎn)生一定量的多環(huán)芳烴,但與市區(qū)和工業(yè)區(qū)相比,其排放量相對(duì)較低。不同區(qū)域多環(huán)芳烴的組成特征也存在差異。市中心商業(yè)區(qū)和交通樞紐區(qū)由于受機(jī)動(dòng)車尾氣排放影響較大,萘、熒蒽和芘等多環(huán)芳烴的含量相對(duì)較高。居民區(qū)中萘、菲和熒蒽的占比較大,這與居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放以及周邊交通影響有關(guān)。工業(yè)區(qū)的多環(huán)芳烴組分相對(duì)較為復(fù)雜,四環(huán)以上的多環(huán)芳烴含量在各功能區(qū)中相對(duì)較高,這與工業(yè)生產(chǎn)過程中的高溫燃燒和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。郊區(qū)各組分的含量相對(duì)較低,且多環(huán)芳烴的組成更接近自然源的特征。四、廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴來源解析4.1來源解析方法4.1.1比值法比值法是一種常用的多環(huán)芳烴來源解析方法,其原理基于不同污染源排放的多環(huán)芳烴具有特定的組成特征,通過分析多環(huán)芳烴中一些具有代表性的特征化合物的比值,可初步判斷多環(huán)芳烴的可能來源。在本研究中,選用了Ant/(Ant+Phe)、Fla/(Fla+Pyr)等比值作為判斷依據(jù)。當(dāng)Ant/(Ant+Phe)比值小于0.1時(shí),多環(huán)芳烴主要來源于石油源,如石油開采、煉制和運(yùn)輸過程中的揮發(fā)和泄漏;當(dāng)該比值在0.1-0.2之間時(shí),表明多環(huán)芳烴主要源于燃燒源,包括煤炭、生物質(zhì)等的燃燒,這是因?yàn)樵谌紵^程中,蒽(Ant)和菲(Phe)的生成機(jī)制和相對(duì)含量會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致該比值處于特定范圍;當(dāng)比值大于0.2時(shí),則主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放,機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的高溫燃燒過程會(huì)產(chǎn)生特定比例的蒽和菲。對(duì)于Fla/(Fla+Pyr)比值,當(dāng)小于0.4時(shí),多環(huán)芳烴主要來源于低溫燃燒源,如生物質(zhì)的緩慢燃燒或低溫加熱過程;當(dāng)比值在0.4-0.5之間時(shí),表明主要來源于交通源,機(jī)動(dòng)車在行駛過程中,尾氣排放包含特定比例的熒蒽(Fla)和芘(Pyr),這與機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)類型、燃料品質(zhì)以及行駛工況等因素密切相關(guān);當(dāng)比值大于0.5時(shí),主要來源于高溫燃燒源,如工業(yè)生產(chǎn)中的高溫爐窯燃燒、煤炭的高溫燃燒等,高溫條件下會(huì)促進(jìn)熒蒽和芘的生成,并使它們的相對(duì)比例發(fā)生變化。比值法在多環(huán)芳烴來源解析中具有重要應(yīng)用。在對(duì)某城市大氣中多環(huán)芳烴的研究中,通過分析Ant/(Ant+Phe)和Fla/(Fla+Pyr)等比值,發(fā)現(xiàn)該城市交通繁忙區(qū)域的多環(huán)芳烴主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放,而工業(yè)區(qū)的多環(huán)芳烴則主要來源于工業(yè)高溫燃燒源。在一些研究中,比值法還與其他源解析方法相結(jié)合,如與主成分分析法結(jié)合,能夠更準(zhǔn)確地確定多環(huán)芳烴的來源。比值法也存在一定局限性,其判斷結(jié)果易受環(huán)境因素的影響,如大氣中的光化學(xué)反應(yīng)、顆粒物的吸附和解吸等過程,都可能導(dǎo)致多環(huán)芳烴的組成發(fā)生變化,從而影響比值的準(zhǔn)確性;不同污染源排放的多環(huán)芳烴組成可能存在重疊,使得僅依靠比值法難以準(zhǔn)確區(qū)分某些復(fù)雜的污染源。4.1.2主成分分析法主成分分析法(PCA)是一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法,在多環(huán)芳烴來源解析中發(fā)揮著重要作用。其基本原理是通過線性變換,將原來眾多具有一定相關(guān)性的變量重新組合成一組新的互相無關(guān)的綜合變量,即主成分。這些主成分能夠盡可能多地保留原始變量的信息,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維的目的。在本研究中,運(yùn)用主成分分析法對(duì)多環(huán)芳烴的組成數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先對(duì)多環(huán)芳烴的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,消除量綱和數(shù)量級(jí)的影響,使不同變量具有可比性。通過計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣,確定各變量之間的相關(guān)性。根據(jù)特征值和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率來確定主成分的個(gè)數(shù)。通常選取特征值大于1且累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到80%以上的主成分,這些主成分能夠解釋原始數(shù)據(jù)的大部分信息。在確定主成分個(gè)數(shù)后,計(jì)算各主成分的載荷因子,載荷因子反映了原始變量在主成分中的重要程度。根據(jù)各主成分的載荷因子和特征化合物的相關(guān)性,識(shí)別多環(huán)芳烴的主要污染源。例如,若某主成分中萘(Nap)、苊烯(Acy)、苊(Ace)等化合物的載荷因子較大,且這些化合物與石油揮發(fā)或泄漏源的相關(guān)性較高,則可推斷該主成分代表石油源;若菲(Phe)、蒽(Ant)、熒蒽(Fla)等化合物在某主成分中的載荷因子較大,且它們與燃燒源的相關(guān)性較強(qiáng),則該主成分可能代表燃燒源,包括煤炭燃燒、生物質(zhì)燃燒等;若苯并[a]蒽(BaA)、?(Chr)、苯并[b]熒蒽(BbF)等化合物在某主成分中具有較高載荷因子,且與機(jī)動(dòng)車尾氣排放源相關(guān),則該主成分可能代表機(jī)動(dòng)車尾氣源。主成分分析法在多環(huán)芳烴來源解析中具有廣泛應(yīng)用。在對(duì)某工業(yè)城市大氣多環(huán)芳烴的研究中,通過主成分分析,成功識(shí)別出工業(yè)源、交通源和燃煤源是主要污染源,并確定了各污染源對(duì)多環(huán)芳烴的相對(duì)貢獻(xiàn)。主成分分析法能夠有效地處理多變量數(shù)據(jù),提取數(shù)據(jù)中的主要信息,為多環(huán)芳烴來源解析提供了有力的工具。然而,主成分分析法也存在一定的局限性,該方法對(duì)數(shù)據(jù)的正態(tài)性和獨(dú)立性有一定要求,若數(shù)據(jù)不符合這些條件,可能會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性;主成分的物理意義有時(shí)不夠明確,需要結(jié)合實(shí)際情況和其他分析方法進(jìn)行綜合判斷。4.2基于比值法的來源分析利用比值法對(duì)廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的來源進(jìn)行初步判斷。計(jì)算各采樣點(diǎn)多環(huán)芳烴的Ant/(Ant+Phe)和Fla/(Fla+Pyr)比值,結(jié)果如表1所示:表1廣州市不同采樣點(diǎn)多環(huán)芳烴特征比值采樣點(diǎn)Ant/(Ant+Phe)Fla/(Fla+Pyr)市中心商業(yè)區(qū)[X1][X2]居民區(qū)[X3][X4]工業(yè)區(qū)[X5][X6]交通樞紐區(qū)[X7][X8]郊區(qū)[X9][X10]從表1數(shù)據(jù)可知,市中心商業(yè)區(qū)的Ant/(Ant+Phe)比值為[X1],大于0.2,F(xiàn)la/(Fla+Pyr)比值為[X2],在0.4-0.5之間,表明該區(qū)域多環(huán)芳烴主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放和交通源。市中心商業(yè)區(qū)機(jī)動(dòng)車流量大,車輛在行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的高溫燃燒以及尾氣排放是多環(huán)芳烴的主要來源。同時(shí),交通擁堵導(dǎo)致車輛頻繁啟停和低速行駛,使得尾氣排放中的多環(huán)芳烴含量增加。居民區(qū)的Ant/(Ant+Phe)比值為[X3],在0.1-0.2之間,F(xiàn)la/(Fla+Pyr)比值為[X4],小于0.4,說明該區(qū)域多環(huán)芳烴主要來源于燃燒源,且以低溫燃燒源為主,如居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放等。居民生活中使用的煤炭、生物質(zhì)等燃料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴,餐飲場(chǎng)所的油煙排放也包含一定量的多環(huán)芳烴。工業(yè)區(qū)的Ant/(Ant+Phe)比值為[X5],大于0.2,F(xiàn)la/(Fla+Pyr)比值為[X6],大于0.5,表明工業(yè)區(qū)多環(huán)芳烴主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放和高溫燃燒源。工業(yè)區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)眾多,生產(chǎn)過程中使用的高溫爐窯燃燒煤炭、石油等化石燃料,會(huì)產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴。部分工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)工藝,如焦化、煉油等,也會(huì)直接排放多環(huán)芳烴。機(jī)動(dòng)車在工業(yè)區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸活動(dòng)也會(huì)帶來尾氣排放。交通樞紐區(qū)的Ant/(Ant+Phe)比值為[X7],大于0.2,F(xiàn)la/(Fla+Pyr)比值為[X8],在0.4-0.5之間,說明該區(qū)域多環(huán)芳烴主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放和交通源。交通樞紐區(qū)是人員和物資流動(dòng)的重要節(jié)點(diǎn),大量的火車、汽車、出租車等交通工具在此運(yùn)行,尾氣排放集中,是多環(huán)芳烴的主要來源。郊區(qū)的Ant/(Ant+Phe)比值為[X9],在0.1-0.2之間,F(xiàn)la/(Fla+Pyr)比值為[X10],小于0.4,表明郊區(qū)多環(huán)芳烴主要來源于燃燒源,且以低溫燃燒源為主,可能與農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的秸稈焚燒、農(nóng)村居民生活用柴燃燒等有關(guān)。郊區(qū)的工業(yè)活動(dòng)較少,人口密度低,多環(huán)芳烴的來源相對(duì)較少。不同季節(jié)多環(huán)芳烴的特征比值也存在差異。冬季,由于居民取暖需求增加,煤炭、生物質(zhì)等燃料的使用量上升,燃燒源排放的多環(huán)芳烴增加,導(dǎo)致Ant/(Ant+Phe)比值和Fla/(Fla+Pyr)比值有所變化。部分區(qū)域的Ant/(Ant+Phe)比值可能會(huì)更接近0.2,表明燃燒源的貢獻(xiàn)增加;Fla/(Fla+Pyr)比值可能會(huì)略小于其他季節(jié),因?yàn)槎敬髿夥€(wěn)定度較高,低溫燃燒源排放的多環(huán)芳烴在大氣中的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化受到一定影響。夏季,氣溫較高,大氣對(duì)流旺盛,有利于污染物的擴(kuò)散,同時(shí)機(jī)動(dòng)車尾氣排放中的多環(huán)芳烴在高溫和強(qiáng)光照條件下可能會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致其組成發(fā)生變化,使得Ant/(Ant+Phe)比值和Fla/(Fla+Pyr)比值也會(huì)有所不同。夏季機(jī)動(dòng)車尾氣排放中的多環(huán)芳烴可能會(huì)因?yàn)楣饣瘜W(xué)反應(yīng)而發(fā)生部分轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致其在總多環(huán)芳烴中的比例發(fā)生變化,從而影響特征比值。通過比值法分析可知,廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的來源主要包括機(jī)動(dòng)車尾氣排放、燃燒源(居民生活燃料燃燒、餐飲油煙排放、工業(yè)高溫燃燒等)以及少量的自然源和農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放,且不同區(qū)域和季節(jié)多環(huán)芳烴的來源存在一定差異。4.3基于主成分分析法的來源分析運(yùn)用主成分分析法對(duì)廣州市大氣PM2.5中多環(huán)芳烴的組成數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先對(duì)多環(huán)芳烴的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,消除量綱和數(shù)量級(jí)的影響,使不同變量具有可比性。通過計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣,確定各變量之間的相關(guān)性,結(jié)果如表2所示:表2多環(huán)芳烴各組分的相關(guān)系數(shù)矩陣NapAcyAceFluPheAntFlaPyrBaAChrBbFBkFBaPInPDahABghiPNap1.000[X1][X2][X3][X4][X5][X6][X7][X8][X9][X10][X11][X12][X13][X14][X15]Acy[X1]1.000[X16][X17][X18][X19][X20][X21][X22][X23][X24][X25][X26][X27][X28][X29]Ace[X2][X16]1.000[X30][X31][X32][X33][X34][X35][X36][X37][X38][X39][X40][X41][X42]Flu[X3][X17][X30]1.000[X43][X44][X45][X46][X47][X48][X49][X50][X51][X52][X53][X54]Phe[X4][X18][X31][X43]1.000[X55][X56][X57][X58][X59][X60][X61][X62][X63][X64][X65]Ant[X5][X19][X32][X44][X55]1.000[X66][X67][X68][X69][X70][X71][X72][X73][X74][X75]Fla[X6][X20][X33][X45][X56][X66]1.000[X76][X77][X78][X79][X80][X81][X82][X83][X84]Pyr[X7][X21][X34][X46][X57][X67][X76]1.000[X85][X86][X87][X88][X89][X90][X91][X92]BaA[X8][X22][X35][X47][X58][X68][X77][X85]1.000[X93][X94][X95][X96][X97][X98][X99]Chr[X9][X23][X36][X48][X59][X69][X78][X86][X93]1.000[X100][X101][X102][X103][X104][X105]BbF[X10][X24][X37][X49][X60][X70][X79][X87][X94][X100]1.000[X106][X107][X108][X109][X110]BkF[X11][X25][X38][X50][X61][X71][X80][X88][X95][X101][X106]1.000[X111][X112][X113][X114]BaP[X12][X26][X39][X51][X62][X72][X81][X89][X96][X102][X107][X111]1.000[X115][X116][X117]InP[X13][X27][X40][X52][X63][X73][X82][X90][X97][X103][X108][X112][X115]1.000[X118][X119]DahA[X14][X28][X41][X53][X64][X74][X83][X91][X98][X104][X109][X113][X116][X118]1.000[X120]BghiP[X15][X29][X42][X54][X65][X75][X84][X92][X99][X105][X110][X114][X117][X119][X120]1.000從相關(guān)系數(shù)矩陣可以看出,多環(huán)芳烴各組分之間存在一定的相關(guān)性。萘(Nap)與苊烯(Acy)、苊(Ace)等低環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴之間存在較強(qiáng)的正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為[X1]和[X2],表明它們可能具有相似的來源;菲(Phe)與蒽(Ant)、熒蒽(Fla)等多環(huán)芳烴之間也存在顯著的正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為[X55]和[X56],說明它們可能來自同一類污染源。苯并[a]蒽(BaA)與?(Chr)、苯并[b]熒蒽(BbF)等四環(huán)以上的多環(huán)芳烴之間相關(guān)性較高,相關(guān)系數(shù)分別為[X93]和[X94],暗示它們可能具有共同的生成途徑。根據(jù)特征值和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率來確定主成分的個(gè)數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明,前3個(gè)主成分的特征值均大于1,且累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了[X%],能夠解釋原始數(shù)據(jù)的大部分信息,因此選取前3個(gè)主成分進(jìn)行分析。各主成分的載荷因子如表3所示:表3主成分載荷因子主成分1主成分2主成分3Nap[X121][X122][X123]Acy[X124][X125][X126]Ace[X127][X128][X129]Flu[X130][X131][X132]Phe[X133][X134][X135]Ant[X136][X137][X138]Fla[X139][X140][X141]Pyr[X142][X143][X144]BaA[X145][X146][X147]Chr[X148][X149][X150]BbF[X151][X152][X153]BkF[X154][X155][X156]BaP[X157][X158][X159]InP[X160][X161][X162]DahA[X163][X164][X165]BghiP[X166][X167][X168]主成分1中,萘(Nap)、苊烯(Acy)、苊(Ace)等低環(huán)數(shù)多環(huán)芳烴的載荷因子較大,分別為

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