机动车尾气中的多环芳烃类污染物分析及监测技术创新_韩莉.pdf

书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?学术论文Academic papers粘接化学化工资源机动车尾气中的多环芳烃类污染物分析及监测技术创新韩莉（唐山市机动车污染防治中心，河北 唐山063000）摘要：对机动车尾气污染物中危害性最大的多环芳烃类（PAHs）进行了表征和量化。采集了车辆在加速、减速、匀速和怠速等不同行驶工况下的尾气样品，通过反相高效液相色谱法（HPLC）进行成分定量分析。结果表明，气相中较低分子量（23环）的多环芳烃浓度高于固相中的多环芳烃浓度，而高分子量（56环）的多环芳烃浓度在固相中富集。双环、三环和四环多环芳烃的总量占气相多环芳烃总质量浓度的87%，五元环和六元环多环芳烃大约占多环芳烃总含量10%和4%。相比之下，二环和三环多环芳烃在固相多环芳烃中的比例有所下降。三、四和五元多环芳烃在固相中具有绝对优势，分别占柴油和汽油车尾气中多环芳烃总量的89%和81%。关键词：机动车尾气；污染物；多环芳烃；监测技术中图分类号：X820.6文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）03-0136-04Innovations in the analysis and monitoring of polycyclicaromatic hydrocarbon pollutants in vehicle exhaustHAN Li（Tangshan Motor Vehicle Pollution Control Center，Tangshan 063000，Hebei China）Abstract：Polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）which are the most harmful pollutants in motor vehicle exhaust were characterized and quantified.The tail gas samples of vehicles under different driving conditions such asacceleration，deceleration，uniform speed and idle speed were collected and analyzed quantitatively by reversephase high performance liquid chromatography（HPLC）.The results show that the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons with low molecular weight（23 rings）in the gas phase is higher than that in the solid phase，while the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons with high molecular weight（56 rings）is enriched inthe solid phase.The total amount of bicyclic，tricyclic and tetracyclic polycyclic aromatic hydrocarbons accounts for87%of the total concentration of gas-phase polycyclic aromatic hydrocarbons，and five membered and six membered polycyclic aromatic hydrocarbons account for about 10%and 4%of the total content of polycyclic aromatichydrocarbons.In contrast，the proportion of bicyclic and tricyclic PAHs in solid PAHs decreases.Three，Four andfive membered polycyclic aromatic hydrocarbons have absolute advantages in solid phase，accounting for 89%and81%of the total polycyclic aromatic hydrocarbons in diesel and gasoline vehicle exhaust，respectively.Keywords：motor vehicle exhaust；contaminants；polycyclic aromatic hydrocarbons；monitoring technology收稿日期：2022-02-02；修回日期：2023-03-04作者简介：韩莉（1979-），女，高级工程师，主要从事环境监测、治理等研究；E-mail：。引文格式：韩莉.机动车尾气中的多环芳烃类污染物分析及监测技术创新J.粘接，2023，50（3）：136-140.2023 年 3 月第 50 卷第 3 期doi：10.3969 j.issn.1001-5922.2023.03.033Vol.50 No.03，Mar.2023136学术论文粘接书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?Academic papers化学化工资源随着中国经济的快速发展，机动车保有量迅速增加，城市交通造成的生态环境问题日益严重，这极大地影响了城市居民的生活质量和城市的可持续发展。由于一些大城市的交通基础设施建设难以满足交通需求，造成交通拥堵加剧，交通污染问题日益严重，交通造成的空气污染已成为大城市的主要污染源。因此，研究汽车尾气浓度检测技术具有十分重要的现实意义。多环芳烃（PAHs）是环境中普遍存在的污染物，主要来源于人为因素。虽然一些自然来源（如露天燃烧、石油或煤藏渗漏、火山活动和森林火灾）可能导致多环芳烃的排放，但居民供暖、焦炭生产、炼油厂生产和机动车尾气排放是多环芳烃的主要来源。多环芳烃是影响人类生命健康的主要因素，主要是由于其众所周知的致癌和致突变特性。因此，近年来在各种环境中对多环芳烃的潜在风险进行了广泛研究。一旦多环芳烃进入大气，它们将在气相和颗粒相之间重新分布，低分子量的多环芳烃往往更集中在气相，而高分子量的多环芳烃通常与颗粒物有关。多环芳烃在通过干湿沉降沉积到地面和水中之前，可以长距离扩散，导致污染范围的扩大。近年来，在世界各地的各个城市开展了大量关于多环芳烃的研究，这些研究确定并量化了从环境空气中采集的样品中的多环芳烃化合物。然而，随着近20年来机动车保有量的持续快速增长，机动车尾气已成为城市空气污染的主要来源。众所周知，汽车排放物长期以来被认为是城市空气中多环芳烃的最重要的人为来源之一，对人类健康产生巨大微信。因此，对汽车排放物中多环芳烃的特性和分布的研究正成为一个非常活跃的研究课题。有许多方法可以表征和量化车辆排气中的多环芳烃特性，如隧道试验和底盘测功机试验。其中，底盘测功机试验是研究车辆排气中多环芳烃特性和分布的一种有效而准确的方法。基于这一背景，本研究的目的是对底盘测功机试验中车辆排气中毒性最大的多环芳烃进行表征和量化。数据集包括柴油乘用车和汽油微型客车在四个不同行驶循环中进行的一系列试验的结果。1材料和方法1.1试验车辆和燃料在底盘测功机试验中，选用了两款车型，汽油车和柴油车各一款，汽油车选用了2012款东风标致308，具体车辆参数如表1所示。2部车的车况基本相同，行使里程都在10万km左右，所有排放试验均在车辆排气系统的原始配置下进行。本研究共使用了中国石化加油站的2种燃料：东风标致使用92#汽油，金龙客车使用0#柴油。1.2排气取样为了模拟真实的车辆运行状况，使用底盘测功机模拟车辆加速、减速、匀速和怠速条件。对于实验限制，气体排放和颗粒物（PM）质量按照自制的取样技术进行取样。将取样管插入车辆排气管，插入深度不小于40 cm。当车辆废气通过过滤器时，固相被保留，而气相在通过冷凝管后被收集为冷凝液。采用活性炭吸附剂收集原始气相。气流由校准阀和真空泵控制，最后通过排气取样系统排出，所有取样试验均在室温下进行。由于排放量会受到试验循环的影响。根据实际车辆运行条件，底盘测功机采用的行驶循环如下所示：车辆从0 km/h缓慢加速至60 km/h，加速试验时间为20 s。作为样本采集，进行了一系列10次连续加速试验。减速试验与加速试验相同，只是从60 km/h缓慢减速至0 km/h。匀速（速度为60 km/h）和怠速条件下的采样时间均为20 min。气流由标定阀控制，且样品流速始终保持在2 m3/h。为了积累足够的样品用于多环芳烃分析，在每个测量期间采集了一系列3个样品。1.3多环芳烃分析在本文的这项研究中，根据美国环保署的定义，分析了13种被列为优先污染物的多环芳烃，包括萘（Nap）、芴（Flu）、菲（Phe）、蒽（Ant）、苊（Ace）、苊烯（Acy）、（Chr）、芘（Pyr）、苯并a蒽（BaA）、苯并b荧蒽（BbF）、苯并b荧a 芘（BaP）、二苯并a，h蒽（DahA）和苯并ghi苝（BghiP）。根据美国环保局（USEPA 1996）公布的方法进行样品提取和清理。提取和清理后，浓缩样品并调整至1 mL 体积进行分析。采用反相高效液相色谱法（HPLC）对多环芳烃进行分析。HPLC配备2台Waters515型泵、1台LC-1250GBC型荧光分光光度计和1台水温控制器，将色谱柱温度保持在30。为了分离多环芳烃，使用了Nucleosir100-5C18多环芳烃色谱柱。研究中使用的流动相由两种溶剂混合物组成：混合物A-100%水；和混合物B-100%乙腈。梯度程序表1试验车辆参数表Tab.1Test vehicle parameters项目汽油车柴油车制造商/型号东风标致308金龙金旅6602排量L1.63.0整车质量kg1 450最大功率kW6896生产年份20122013137书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?学术论文Academic papers粘接化学化工资源在50%A/50%B混合物中运行25 min，然后在100%B混合物中线性梯度运行20 min，并在100%乙腈中保持5 min。所有分析均保持在1.0 mL/min的恒定流量下。在整个运行过程中，紫外线检测器的波长设置为260 nm。多环芳烃的鉴定基于保留时间和多环芳烃标准品的紫外光谱，并通过外标法进行定量。2结果与讨论2.1气相和固相中的多环芳烃质量浓度表2和表3是在不同试验循环下测得的气相和固相的多环芳烃质量浓度。由表2、表3可知，在所有样品中检测到13种多环芳烃。在各种测试循环中，气相低分子量多环芳烃（23环）的浓度均高于固相。Chr浓度不稳定，为中分子量多环芳烃（4环）。相比之下，固相中高分子量多环芳烃（56环）的浓度高于气相，如Acy、BkF、BghiP、表2柴油和汽油车排气中气相多环芳烃的质量浓度Tab.2Concentration of gaseous polycyclic aromatic hydrocarbons in diesel and gasoline vehicle exhaust多环芳烃种类萘（Nap）苊烯（Acy）苊（Ace）芴（Flu）菲（Phe）蒽（Ant）芘（Pyr）（Chr）苯并a蒽（BaA）苯并b荧蒽（BbF）苯并a芘（BaP）二苯并a,h蒽（DahA）苯并ghi苝（BghiP）气态多环芳烃总量气相多环芳烃质量浓度/（g m-3）加速过程柴油车8.1935.43210.8879.3547.1244.5362.7473.9060.5020.8690.3160.4480.41854.732汽油车3.1411.8612.9423.7822.6241.8780.9671.4330