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被动采样法监测乌鲁木齐市及周边地区 BTEX 污染现状 * 高峰帕丽达 牙合甫庞梦舟 新疆农业大学， 乌鲁木齐 830052 摘要 应用被动采样法对乌鲁木齐市及周边地区 BTEX 的浓度水平、 组成特征、 来源和污染情况进行研究。结果表明 冬季乌鲁木齐市及周边地区苯平均浓度为 22. 487 μg/m3， 甲苯平均浓度为 8. 188 μg/m3， 乙苯平均浓度为 8. 336 μg/m3， 二甲苯平均浓度为 17. 597 μg/m3， BTEX 平均浓度为 56. 465 μg/m3， 污染整体水平较高。BTEX 的浓度 排序为 苯 ＞ 二甲苯 ＞ 乙苯 ＞ 甲苯。其中苯和二甲苯占总量的 70. 81， 为本地区 BTEX 中的主要组分。各采样点苯 与甲苯比值为 1. 21 ～4. 60， 表明乌鲁木齐市及周边地区 BTEX 的主要来源为煤炭燃烧。监测数据客观体现了乌鲁木 齐市及周边地区 BTEX 污染现状。 关键词 被动采样法; 乌鲁木齐; 周边地区; BTEX DOI 10. 13205/j． hjgc． 201405024 MONITOＲING OF BTEX POLLUTION STATUS IN UＲUMQI CITY AND THE SUＲＲOUNDING AＲEA BY PASSIVE SAMPLING TECHNIQUE Gao FengParida YakupPang Mengzhou Xinjiang Agriculture University， Urumqi 830052， China AbstractBTEX concentration level，composition，pollution sources and status in Urumqi City and the surrounding area are monitored using passive sampling technique． The results show that the average concentration of benzene is 22. 487 μg/m3， toluene is 8. 188 μg/m3，ethyl benzene is 8. 336 μg/m3，xylene is 17. 597 μg/m3and BTEX 56. 465 μg/m3in Urumqi City and its surrounding area in winter． The overall pollution level is comparably high． The concentration order of BTEX is as followsbenzene ＞ xylene ＞ ethyl benzene ＞ toluene． The concentration of Benzene and xylene accounts for 70. 81 of the total BTEX，as the main pollutants in this region． The benzene/toluene ratio ranges from 1. 21 to 4. 60，which indicates that BTEX in Urumqi and surrounding areas is mainly resulting from coal combustion． The monitoring data can objectively tell the BTEX pollution status of Urumqi City and its surrounding area． Keywordspassive sampling technique;Urumqi City;surrounding areas;BTEX * 乌鲁木齐市科学技术计划项目 Y111310008 。 收稿日期 2013 －09 －21 0引言 近年来， 乌鲁木齐市城市化、 工业化进程得到了 有效推动， 但同时空气污染在不断加剧， 尤其是挥发 性有 机 物 VOCs中 的 有 毒 有 害 空 气 污 染 物 hazardous air pollutants，HAPs 引起了国内外学者 的重视 ［1- 5 ］， 苯系物 BTEX 是其中重要的一类， 部分 有致癌性 ［6 ］。 城市环境中苯系物的主要来源包括车辆尾气 流动源 、 住宅供暖、 垃圾焚烧、 石油炼制过程、 焦炭 和铝的生产 固定源 ［7 ］。 迄今为止， 我国环境学者已对部分城市大气中的 苯系物进行了研究。张爱东 ［ 6 ］等对上海市交通干道空 气中苯系物冬季污染特征进行了初探; 张平 ［ 8 ］等分析 评价了杭州市商场、 超市、 影院、 车站候车室等公共场 所室内空气中 BTEX 的污染特征、 来源及健康风险; 张 振江 ［ 9 ］等对东北地区大气 BTEX 的时空分布特征进行 了研究; 徐新 ［ 10 ］等对北京市大气中的 BTEX 进行了观 测分析与研究; 帕丽达 牙合甫 ［ 11 ］利用被动采样器对 塞浦路斯岛的 VOCs 浓度进行大区域监测研究。 目前在我国 GB 503252001室内空气质量标 准 中对苯、 甲苯、 二甲苯规定了相应的限值， 但仅局 限在室内， BTEX 还没有作为我国环境空气质量标准 101 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment 中的受控物质。许多发达国家已把大气中 BTEX 浓 度作为大气环境常规监测的内容之一， 同时规定了严 格的室内外空气质量标准［11 ］。国外研究人员对苯系 物污染的研究大多局限于城市地区 ［6， 8- 10 ］， 针对大范 围地区并采用被动采样法监测苯系物污染的研究较 少。本研究针对乌鲁木齐市及周边地区采用被动采 样法， 对大区域 BTEX 污染现状进行测定， 能一定程 度上反映本地区 BTEX 污染情况， 为科学治理大气污 染问题决策提供参考。 1实验部分 1. 1仪器和试剂 BTX 被动采样器 意大利 ANYLYST ， 7890A GC/5975C MS 气相色谱质谱联用仪、 聚乙二醇石英 毛细管柱 ZBWAXplus 色谱柱 30 m 0. 25 mm id， 0. 25 μm film，Phenomenex 公司 、 X 型离心分离机、 全自动电子天平0. 001 g 、 恒温水浴振荡器、 2 mL 注射器、 5 μL 微量注射器、 4 种苯系物混标 HJ 584 2010 和 GB/T 14677， 1000mg/L 于 P/T 甲醇， 1 mL， －10 ℃ 上海安谱科学仪器有限公司 。 1. 2采样点布置 乌鲁木齐市主城区的 BTEX 监测综合考虑主要 道路等级、 区域特征、 海拔等因素， 由北向南依次布置 10 个监测点， 另外在乌鲁木齐市南郊和昌吉市沿 312 国道上各设立 2 个监测点作为背景对照。准确设计 采样点后， 在采样现场用 GPS 测定实际坐标， 最终确 定出准确采样点位置， 见表 1。 表 1采样点名称 Table 1The sampling sites list 编号采样点所属位置 1新航机场市区北部 2河北东路市区北部 3米东南路市区北部 4苏州东路沿线市区中部 5西北路市区中部 6西虹西路市区中部 7新民路市区中部 8仓房沟北路市区南部 9中湾路市区南部 10燕二屋市区南部 11乌鲁木齐县县政府南山地区 12林业水利站南山地区 13昌吉市交通运输局昌吉市 14昌吉市中级人民法院昌吉市 1. 3采样方法 采样时间为 2012 年 12 月 30 日到 2013 年 1 月 30 日。被动采样器从密封容器中取出后， 夹在避风、 防雨套中的配套夹子上， 固定在距地面 3 ～5 m， 离墙 0. 5 ～ 1. 0 m。被动采样器适宜的监测时间一般为 4 周， 适用温度为 0 ～40 ℃。记录各个采样点采样起 止时间和编号。采样结束后取下采样器， 密封回收待 分析。 1. 4分析方法 将二硫化碳解析后， 用气相色谱 － 质谱联用仪测 定 BTEX 浓度。 1. 4. 1样品的制备 将活性炭采样管 A 段和 B 段密封拆除， 一端插 入带帽的试管中， 另一端用 6 mL 甲醇 色谱纯 解 析， 并定容至 5 mL， 密闭， 待测。 1. 4. 2色谱质谱分析条件 载气 高纯 He， 流速 1. 0 mL/ min; 进样温度为 250 ℃; 进样方式 无分流进样; 升温程序 初始温度 45 ℃， 保持 2 min， 以 5 ℃ /min 升至 100 ℃， 保持 10 min; 再以 15 ℃升至 220 ℃， 保持 1 min。气相色 谱质谱接口温 280 ℃; 离子源温度 230 ℃; 四级杆温 度 150 ℃; 电子能量 70 eV。谱图采集方式采用全扫 描方式， 质量为 40 ～400 amu。 1. 4. 3工作曲线的绘制 将苯系物的标样用甲醇 色谱纯 配制成 10， 100， 1 000， 10 000 μg/L 的标准溶液。从而得到 4 种 苯系物的标准曲线。 2结果与讨论 2. 1BTEX 浓度水平 表2 给出了14 个采样点苯、 甲苯、 乙苯、 二甲苯和 BTEX 的浓度。苯质量浓度为 7. 413 ～67. 892 μg/m3， 平 均 为 22. 487 μg/m3; 甲 苯 质 量 浓 度 为 2. 112 ～ 15. 417 μg/m3， 平均为 8. 188 μg/m3; 乙苯质量浓度为 1. 044 ～31. 859 μg/m3， 平均为 8. 336 μg/m3; 二甲苯质 量浓度为 2. 204 ～ 67. 256 μg/m3， 平均为 17. 597 μg/ m3; BTEX 质量浓度为 16. 44 ～131. 641 μg/m3， 平均为 56. 465 μg/m3。污染水平整体较高。 2. 2BTEX 组成特征 根据表 2 计算结果， 大气 BTEX 的浓度组成中， 苯占39. 72， 甲苯占14. 46， 乙苯占14. 73， 二甲 苯占 31. 09。BTEX 中各组分的浓度排序为 苯 ＞ 二甲苯 ＞ 乙苯 ＞ 甲苯。上述数据表明， 乌鲁木齐市及 周边地区 BTEX 中主要污染物为苯和二甲苯， 两者占 BTEX 总浓度的 70. 81。 201 环境工程 Environmental Engineering 表 2各采样点 BTEX 质量浓度 Table 2concentrations of each BTEX contentμg/m3 编号苯甲苯乙苯二甲苯BTEX 137. 8589. 1176. 33913. 38266. 696 231. 5129. 7155. 95412. 56959. 750 367. 89215. 41715. 53532. 797131. 641 429. 13210. 3845. 88112. 41557. 812 515. 7837. 7094. 1598. 77936. 430 616. 2766. 6533. 3897. 15533. 473 711. 4896. 5473. 6467. 69629. 378 811. 6536. 3013. 4627. 31028. 726 916. 33013. 48119. 67641. 53791. 024 1018. 6836. 9699. 47119. 99555. 118 119. 7112. 1121. 4843. 13316. 44 127. 4132. 1471. 0442. 20412. 808 1320. 57011. 15831. 85967. 256130. 843 1420. 5154. 9284. 80010. 13340. 376 2. 3BTEX 来源分析 从以往研究成果来看， 如果苯与甲苯浓度比值 B/T 在 0. 5 左右， 说明 BTEX 主要来源于机动车尾 气排放 ［12- 13 ］; 如果苯与甲苯比值偏高， 说明污染物来 源于生物燃料和木炭的燃烧; 如果苯与甲苯比值大于 1， 则说明来源于煤燃烧 ［9 ］。根据表 2 计算结果， 各采 样点苯与甲苯比值为 1. 21 ～ 4. 60， 表明乌鲁木齐市 及周边地区 BTEX 冬季的主要来源为煤炭燃烧。 2. 4乌鲁木齐市区内 BTEX 浓度对比 图 1 给出了乌鲁木齐市区北部、 市区中部、 市区 南部交通沿线 BTEX 的浓度情况。其中苯 a 浓度排 列顺序为 北部 ＞ 中部 ＞ 南部。甲苯 b 浓度排列顺 序为 北部 ＞ 南部 ＞ 中部。乙苯 c 浓度排列顺序 为 南部 ＞ 北部 ＞ 中部。二甲苯 d 浓度排列顺序 为 南部 ＞ 北部 ＞ 中部。中部处于城市中心， 人口密 集， BTEX 浓度整体较低， 人为活动、 汽车尾气和建筑 扬尘成为主要污染因素; 北部地区有大量制造业、 垃 圾处理厂、 污水处理厂等， BTEX 浓度整体较高， 其中 苯和甲苯浓度最高， 工业排放成为主要污染因素; 南 部地区接近市区， 有水泥厂、 电厂等， BTEX 浓度整体 较高， 其中乙苯和二甲苯浓度最高， 工业排放成为主 要污染因素， 人为活动、 汽车尾气、 绿化覆盖较低等因 素都影响南部地区的大气污染情况。 2. 5乌鲁木齐市与周边地区 BTEX 浓度对比 图 2 给出了乌鲁木齐市区 简称乌市 、 南山地 区、 昌吉市区 BTEX 的浓度情况。其中苯 a 浓度排 列顺序为乌市 ＞ 昌吉 ＞ 南山。甲苯 b 浓度排列顺 序为乌市 ＞ 昌吉 ＞ 南山。乙苯 c 浓度排列顺序为 图 1市区交通沿线 BTEX 平均浓度对比 Fig． 1BTEX concentrations comparison of the sampling sites along urban traffic line 昌吉 ＞ 乌市 ＞ 南山。二甲苯 d 浓度排列顺序为昌 吉 ＞ 乌市 ＞ 南山。南山远离城市中心， 人口密度小， 自然环境好， BTEX 浓度整体较低， 自然条件成为主 要污染因素; 乌市覆盖区域最大， 采样点最多， 人口较 密集， 有大量工厂、 车辆等污染源， BTEX 浓度整体较 高， 其中苯和甲苯浓度最高， 工业排放成为主要污染 因素; 昌吉市区， 人口较密集， 汽车数量多， BTEX 浓 度整体较高， 其中乙苯和二甲苯浓度最高， 人为活动 和汽车尾气成为主要污染因素。 图 2市区与周边地区 BTEX 浓度对比 Fig． 2BTEX concentrations comparison between urban and surrounding areas 3结论 1 冬季乌鲁木齐市及周边地区， 苯平均浓度为 22. 487 μg/m3， 甲苯平均浓度为 8. 188 μg/m3， 乙苯 平均 浓 度 为 8. 336 μg/m3，二 甲 苯 平 均 浓 度 为 17. 597 μg/m3， BTEX 平均浓度为 56. 465 μg/m3， 污 染水平整体较高。 2乌鲁木齐市及周边地区 BTEX 的浓度排序为 苯 ＞ 二甲苯 ＞ 乙苯 ＞ 甲苯。其中苯和二甲苯占 301 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment BTEX 总量的 70. 81， 为本地区 BTEX 中的主要 组分。 3 各采样点苯与甲苯比值为 1. 21 ～ 4. 60， 表明 乌鲁木齐市及周边地区 BTEX 的主要来源为煤炭 燃烧。 4 在乌鲁木齐市区范围内， 中部 BTEX 浓度整体 较低， 人为活动、 汽车尾气和建筑扬尘是主要污染因 素; 北部地区 BTEX 浓度整体较高， 其中苯和甲苯浓 度最高， 工业排放是主要污染因素; 南部地区 BTEX 浓度整体较高， 其中乙苯和二甲苯浓度最高， 工业排 放和自然地理条件是主要污染因素。 5对比乌鲁木齐市区和郊区 BTEX 的浓度可 知， 南山远离城市中心， 人口密度小， 自然环境好， BTEX 浓度整体最低; 乌市苯和甲苯浓度最高， 工业 排放是主要污染因素; 昌吉市区乙苯和二甲苯浓度最 高， 人为活动和汽车尾气是主要污染因素。 参考文献 ［1］陆思华， 白郁华， 陈运宽， 等． 北京市机动车排放挥发性有机化 合物的特征［ J］ ． 中国环境科学， 2003， 23 2 127- 130. ［2］陆思华， 白郁华， 张广山， 等． 机动车排放及汽油中 VOCs 成分 谱特征的研究［ J］ ． 北京大学学报． 自然科学版， 2003， 39 4 507- 511. ［3］Skov Henrik， Hansen， Asger B，et al． Benzene exposure and the effectoftrafficpollutioninCopenhagen， Denmark ［J］ ． Atmospheric Environment， 2001， 35 2453- 2471. ［4］Kourtidis Kostas，Ziomas Ioannis．Benzene and toluene levels Measured with a commercial DOAS system in Thessaloniki，Greece ［J］． Atmospheric Environment 2000， 34 9 1471- 1480. ［5］Keymeulen Ｒegine，Grgnyi Mikls， Hberger K Ｒoly， et al． Benzene，toluene，ethyl benzene and xylenes in ambient air and Pinus sylvestris L． needlesa comparative study between Belgium， Hungary and Latvia［J］ ．Atmospheric Environment，2001， 35 36 6327- 6335. ［6］张爱东， 郭明明， 修光利． 上海市交通干道空气中苯系物冬季污 染特征初探［ J］ ． 中国环境监测， 2006， 22 2 52- 55. ［7］孙杰， 王跃思， 吴方堃， 等． 北京市 BTEX 的污染现状及变化规 律分析［ J］ ． 环境科学， 2011， 32 12 3531- 3536. ［8］张平， 陈坤洋， 朱利中， 等． 公共场所 BTEX 的污染特征、 源解析 及健康风险［ J］ ． 环境科学学报， 2007， 27 5 779- 784. ［9］张振江， 韩斌， 史建武， 等． 东北地区大气 BTEX 的时空分布特 征［ J］ ． 中国环境监测， 2013， 29 1 1- 7. ［ 10］徐新， 王跃思， 刘广仁， 等． 北京大气中 BTEX 的观测分析与研 究［ J］ ． 环境科学， 2004， 25 4 14- 18. ［ 11］帕丽达 牙合甫． 被动式采样器在大区域大气 VOC 监测中的应 用［ J］ ． 环境工程， 2007， 25 6 75- 77. ［ 12］王宇亮， 张玉洁， 刘俊锋， 等．2009 年北京市苯系物污染水平和 变化特征［J］ ． 环境化学， 2011， 30 2 412- 417. ［ 13］Brocco M，Fratarcangeli Ｒ，Lepore L，et al． Determination of aromatic hydrocarbons in urban air of Ｒome［J］．Atmospheric Environment， 1997， 31 557- 566． ［ 14］Duan J C， Tan J H， Yang L， et al． Concentration，sources and ozone ation potential of volatile organic compounds VOCs during ozone episode in Beijing［J］ ． Atmospheric Ｒeasearch， 2008， 88 25- 35． 第一作者 高峰 1989 － ， 男， 硕士。316151252 qq． com 通讯作者 帕丽达 牙合甫 1968 － ， 女， 博士， 副教授， 硕士生导师， 主 要研究方向为大气污染与防治。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 paridayakup163． com 上接第 100 页 ［ 10］White P D，Van Leeuwen P，Davis B D，et al． The conceptual structure of the integrated exposure uptake biokinetic model for lead in children［J］． Environmental Health Perspectives，1998，106 S6 1513- 1530. ［ 11］USEPA． Technical review workgroup for lead guidance manual for the integrated exposure uptake biokinetic model for lead in children ［ S］． OSWEＲ Directive No． 9285. 7- 15- 1，EPA/540/Ｒ- 93/081． Washington，DC 1994. ［ 12］李敏，林玉锁． 城市环境铅污染及其对人体健康的影响［J］ ． 环境监测管理与技术， 2006， 18 5 6- 10. ［ 13］王舜钦，张金良． 我国儿童血铅水平分析研究［J］． 环境与健 康杂志， 2004， 21 6 355- 360. ［ 14］万伯健，朱文韬，李北利，等． 妇女血铅、 乳铅与其子女血铅 关系探讨［ J］ ． 中国公共卫生学报， 1990， 9 3 157- 159. ［ 15］段小丽． 暴露参数的研究方法及其在环境健康风险评价中的 应用［ M］ ． 北京科学出版社， 2012. ［ 16］Li F，Huang J H，Zeng G M，et al． Multimedia health impact assessmentA study of the scenario- uncertainty［J］． Journal of Central South University， 2012， 19 10 2901- 2909． 第一作者 王晓钰 1971 － ， 男， 副教授， 主要从事应用化学、 环境质量 评价及环境生化分析监测方面的研究。wangxy0373163． com 401 环境工程 Environmental Engineering