引用本文
聂莉, 周辉, 李延升, 高岩. 辽宁省沈阳市雾霾特征分析[J]. 中国公共卫生, 2019, 35(6): 773-775.
NIE Li, ZHOU Hui, LI Yan-sheng, et al. Atmospheric fine particulate pollutants in Shenyang city, Liaoning province: 2016 – 2017[J]. Chinese Journal of Public Health, 2019, 35(6): 773-775.
辽宁省沈阳市雾霾特征分析
聂莉
1, 周辉
2
, 李延升
1, 高岩
1
1. 辽宁省疾病预防控制中心，沈阳 110005;
2. 辽宁省信息中心
收稿日期: 2018-03-30; 数字出版日期: 2018-10-08 12:09:00
作者简介:
聂莉（1963 – ），女，辽宁沈阳人，主任技师，本科，研究方向：卫生理化检验。
摘要：目的
了解辽宁省沈阳市环境雾霾特征，为政府制定实施长期有效的雾霾治理政策提供参考依据。方法
于2016年9月 — 2017年12月每月的10 — 16日在辽宁省沈阳市选取的2个具有代表性的采样点采集7 d 24 h PM2.5样品，送辽宁省疾病预防中心理化实验室进行PM2.5的质量浓度及PM2.5中12种重金属元素、16种多环芳烃化合物和4种无机水溶性离子共四大类33个项目的检测。结果
辽宁省沈阳市2016年9月 — 2017年12月PM2.5的日均质量浓度为62.4 μg/m3，低于中国环境空气质量二级标准限值的75 μg/m3，但冬季PM2.5的日均质量浓度（99.8 μg/m3）超过中国环境空气质量二级标准限值；PM2.5中12种重金属元素年均浓度从高到低依次为铝 > 铅 > 锰 > 铬 > 砷 > 锑 > 硒 > 镍 > 镉 > 铊 > 汞 > 铍，其中砷的浓度（5.96 ng/m 3）接近于国家环境空气质量标准中的参考浓度限值（6.00 ng/m3）；PM2.5中16种多环芳烃化合物四季变化为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季，其中苯并[a]芘的年均浓度（3.58 ng/m 3），高于中国环境空气质量二级标准限值（1.0 ng/m3）；PM2.5中4种无机水溶性离子日均浓度从高到低依次为硫酸盐 > 硝酸盐 > 铵盐 > 氯离子。结论
辽宁省沈阳市冬季雾霾较严重，存在一定程度致癌风险。
关键词：雾霾
特征
辽宁省沈阳市
Atmospheric fine particulate pollutants in Shenyang city, Liaoning province: 2016 – 2017
NIE Li, ZHOU Hui
, LI Yan-sheng, et al
Department of Physical and Chemical Detection, Liaoning Provincial Center for Disease Control and Prevention, Shenyang, Liaoning Province 110005, China
Abstract:
Objectiv
To analyze the characteristics of atmospheric fine particulate pollutants in Shenyang city of Liaoning province and to provide a reference for developing and implementing long-term effective measures for fog and haze control.
Methods
Twenty-four hours continuous sampling was conducted to collect atmospheric particulate matter≤2.5 μm in aerodynamic diameter (PM2.5) at two representative sampling points consecutively for 7 days monthly (from 10th to 16th in a month) in Shenyang city of Liaoning province from September 2016 to December 2017. Four categories of 33 pollutants in PM2.5 samples (including 12 heavy metals, 16 polycyclic aromatic hydrocarbons [PAHs], and 4 water-soluble ions) were detected at Department of Physical and Chemical Detection of Liaoning Provincial Center for Disease Control and Prevention.
Results
The average daily mass concentration of PM2.5 during the 16-month period in the city was 62.4 μg/m3 and was under the Ambient Air Quality Standard of China (75 μg/m3); but the PM2.5 daily average concentration in the winter season was 99.8 μg/m3 and was above the national standard. The rank order for the average concentration of 12 heavy metals in the PM2.5 samples from high to low was aluminum, lead, manganese, chromium, arsenic, antimony, selenium, nickel, cadmium, thallium, mercury, and beryllium; among the metals, the concentration of arsenic was 5.96 ng/m3 and was close to the reference limit of the Ambient Air Quality Standard of China (6.00 ng/m3). The average total concentration of 16 PAHs in PM2.5 samples was the highest in winter season, followed by that in spring, autumn, and summer seasons; among the 16 PAHs, annual concentration of benzo[a]pyrene was 3.58 ng/m3 and was higher than the reference limit concentration of the Ambient Air Quality Standard of China (1.0 ng/m3). Among the four water-soluble ions, daily average concentration of SO42- was the highest, followed by that of NO3-, NH4+ , and Cl-.
Conclusion
The concentration of atmospheric fine particulate pollutants is higher in winter season and some of the pollutants may result in carcinogenic risk in Shenyang city of Liaoning province.
Key words:
fog and haze
characteristics
Shenyang city of Liaoning province
随着社会经济的快速发展以及工业生产、汽车尾气等人为污染物排放量的不断增加，2013年中国雾霾天气大规模暴发，且持续时间较长、严重污染频发，引起了国内外媒体、国家领导人及百姓的高度关注[1]。有研究表明，雾霾污染物有致癌物质和基因毒性诱变物质，对人体危害极大[2 – 3]。为了解辽宁省沈阳市环境雾霾特征，为政府制定实施长期有效的雾霾治理政策提供参考依据，本研究于2016年9月 — 2017年12月每月的10 — 16日在辽宁省沈阳市2个具有代表性的采样点采集7 d 24 h PM2.5样品，送辽宁省疾病预防中心理化实验室进行PM2.5的质量浓度及PM2.5中12种重金属元素、16种多环芳烃化合物和4种无机水溶性离子共四大类33个项目的检测。结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 样品采集 于2016年9月 — 2017年12月每月的10 — 16日，采用颗粒物采样器（武汉天虹仪器仪表有限公司）和石英纤维滤膜（whatmanTM，90 mm，英国GE公司）在沈阳市选取的2个有代表性的采样点（分别位于沈阳市内辽宁省疾病预防控制中心楼顶和沈阳市郊的沈阳农业大学楼顶）采集7 d 24 h PM2.5样品，采样点距地面约15 m。采样前对仪器流量进行校正，采样时将已编号、称重的滤膜放入清洁的采样器滤膜夹内，以流量100 L/min进行采样。采样前后滤膜均采取避光密封低温保存。
1.2 样品检测 采样结束后，将样品放入滤膜盒中保存送辽宁省疾病预防控制中心理化实验室进行PM2.5的质量浓度及PM2.5中12种重金属元素、16种多环芳烃化合物和4种无机水溶性离子共四大类33个项目的检测。其中，PM2.5质量浓度的检测按《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》（HJ 618 – 2011） [4]测定；PM2.5中重金属元素浓度的检测将石英纤维滤膜采集环境空气的样品用10 %硝酸溶液超声浸提后，经滤头过滤，用NexION300X型电感耦合等离子体质谱仪（美国PE公司）进行测定[5]；多环芳烃化合物的检测采用玻璃纤维滤膜采集环境空气样品后，用有机溶剂经超声提取，将提取液经滤头过滤后，用具有荧光检测器的1260型高效液相色谱仪（美国Agilent公司）分离检测[6]；无机水溶性离子的检测以石英滤膜采集环境空气样品，滤膜经纯水超声浸提，浸提液经滤头过滤后制备成测试液，采用Dx – 120型离子色谱（美国热电公司）检测测试样中各无机水溶性离子的含量。
1.3 统计分析 应用WPS（2016年个人版）进行一般描述性分析。
2 结 果
2.1 辽宁省沈阳市PM2.5质量浓度
辽宁省沈阳市2016年9月 — 2017年12月PM2.5的日均质量浓度为62.4 μg/m3，四季日均浓度为冬季（99.8 μg/m3） > 春季（54.1 μg/m 3） > 秋季（53.0 μg/m 3） > 夏季（42.2 μg/m 3）。表明沈阳市除冬季PM2.5质量浓度高于中国环境空气质量二级标准限值（75 μg/m3）[7]外，其他季节均低于此标准。
2.2 辽宁省沈阳市PM2.5中12种重金属元素浓度季节变化（表1）
表 1
表 1 辽宁省沈阳市PM2.5中12种重金属元素浓度季节变化（ng/m3）
| 重金属元素 |
春季 |
夏季 |
秋季 |
冬季 |
均值 |
参考限值[7] |
| 锑 |
1.41 |
1.63 |
3.03 |
6.49 |
3.14 |
|
| 铝 |
213.00 |
119.00 |
131.00 |
214.00 |
169.00 |
|
| 砷 |
3.23 |
4.34 |
4.09 |
12.16 |
5.96 |
6.00 |
| 铍 |
0.02 |
0.01 |
0.01 |
0.03 |
0.02 |
|
| 镉 |
0.68 |
0.43 |
1.21 |
1.57 |
0.97 |
5.00 |
| 铬 |
11.50 |
14.90 |
3.00 |
8.19 |
9.40 |
0.025 a |
| 汞 |
0.10 |
0.10 |
0.18 |
0.48 |
0.22 |
50.00 |
| 铅 |
31.10 |
32.60 |
47.90 |
72.40 |
46.00 |
500.00 |
| 锰 |
20.90 |
11.10 |
38.60 |
29.70 |
25.10 |
|
| 镍 |
0.53 |
2.33 |
2.06 |
3.24 |
2.04 |
|
| 硒 |
2.15 |
2.56 |
2.47 |
3.46 |
2.66 |
|
| 铊 |
0.30 |
0.23 |
0.35 |
0.54 |
0.36 |
|
| 注：a中国现行环境空气质量标准Cr+6的参考值。 |
|
表 1 辽宁省沈阳市PM2.5中12种重金属元素浓度季节变化（ng/m3）
|
辽宁省沈阳市PM2.5中12种重金属元素年均浓度从高到低依次为铝 > 铅 > 锰 > 铬 > 砷 > 锑 > 硒 > 镍 > 镉 > 铊 > 汞 > 铍，四季日均浓度为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季。其中，春季日均浓度由高到低依次为铝 > 铅 > 锰 > 铬 > 砷 > 硒 > 锑 > 镉 > 镍 > 铊 > 汞 > 铍，夏季日均浓度由高到低依次为铝 > 铅 > 铬 > 锰 > 砷 > 硒 > 镍 > 锑 > 镉 > 铊 > 汞 > 铍，秋季日均浓度由高到低依次为铝 > 铅 > 锰 > 砷 > 锑 > 铬 > 硒 > 镍 > 镉 > 铊 > 汞 > 铍，冬季日均浓度由高到低依次为铝 > 铅 > 锰 > 砷 > 铬 > 锑 > 硒 > 镍 > 镉 > 铊 > 汞 > 铍。
2.3 辽宁省沈阳市PM2.5中16种多环芳烃化合物浓度季节变化（表2）
表 2
表 2 辽宁省沈阳市PM2.5中16种多环芳烃化合物浓度季节变化（ng/m3）
| 化合物 |
春季 |
夏季 |
秋季 |
冬季 |
均值 |
参考限值[7] |
| 萘 |
0.21 |
0.07 |
0.31 |
3.73 |
1.08 |
|
| 苊烯 |
0.14 |
0.14 |
0.14 |
0.77 |
0.30 |
|
| 茐 |
0.07 |
0.11 |
0.07 |
0.11 |
0.09 |
|
| 苊 |
1.37 |
0.18 |
0.25 |
1.53 |
0.83 |
|
| 菲 |
2.76 |
0.74 |
2.36 |
14.82 |
5.17 |
|
| 蒽 |
0.22 |
0.07 |
0.07 |
1.38 |
0.44 |
|
| 荧蒽 |
4.33 |
0.77 |
3.08 |
28.28 |
9.12 |
|
| 芘 |
3.15 |
0.94 |
2.46 |
23.08 |
7.41 |
|
| 屈 |
2.54 |
0.79 |
4.09 |
10.94 |
4.59 |
|
| 苯并[a]蒽 |
2.20 |
0.52 |
4.40 |
8.65 |
3.94 |
|
| 苯并[b]荧蒽 |
5.41 |
1.94 |
4.20 |
13.25 |
6.20 |
|
| 苯并[k]荧蒽 |
2.65 |
0.93 |
1.71 |
3.86 |
2.29 |
|
| 苯并[a]芘 |
2.75 |
0.92 |
2.44 |
8.22 |
3.58 |
1.0 |
| 二苯并[a,h]蒽 |
0.40 |
0.17 |
0.37 |
0.95 |
0.47 |
|
| 苯并[g,h,i]芘 |
3.20 |
2.16 |
2.24 |
6.21 |
3.45 |
|
| 茚并[1,2,3-cd]芘 |
1.26 |
0.34 |
0.98 |
8.02 |
2.65 |
|
|
表 2 辽宁省沈阳市PM2.5中16种多环芳烃化合物浓度季节变化（ng/m3）
|
辽宁省沈阳市PM2.5中16种多环芳烃化合物浓度四季变化为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季，年均浓度从高到低依次为荧蒽 > 芘 > 苯并[b]荧蒽 > 菲 > 屈 > 苯并[a]蒽 > 苯并[a]芘 > 苯并[g,h,i]芘 > 茚并[1, 2, 3-cd]芘 > 苯并[k]荧蒽 > 萘 > 苊 > 二苯并[a,h]蒽 > 蒽 > 苊烯 > 茐，其中苯并[a]芘的浓度（3.58 ng/m 3）高于中国环境空气质量二级标准限值（1.0 ng/m3）[7]。
2.4 辽宁省沈阳市PM2.5中4种无机水溶性离子浓度季节变化（表3）
表 3
表 3 辽宁省沈阳市PM2.5中4种水溶性离子浓度季节变化（μg/m3）
| 化合物 |
春季 |
夏季 |
秋季 |
冬季 |
均值 |
| 硫酸盐 |
5.69 |
8.66 |
10.53 |
9.25 |
8.53 |
| 硝酸盐 |
4.57 |
6.40 |
5.83 |
7.51 |
6.08 |
| 氯离子 |
1.30 |
3.15 |
3.12 |
3.14 |
2.68 |
| 铵盐 |
1.03 |
4.95 |
4.42 |
4.79 |
3.80 |
|
表 3 辽宁省沈阳市PM2.5中4种水溶性离子浓度季节变化（μg/m3）
|
辽宁省沈阳市PM2.5中4种无机水溶性离子浓度四季变化为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季，日均浓度从高到低依次为硫酸盐 > 硝酸盐 > 铵盐 > 氯离子。
3 讨 论 本研究结果显示，辽宁省沈阳市2016年9月 —2017年12月PM2.5的日均质量浓度为62.4 μg/m3，低于中国环境空气质量二级标准限值的75 μg/m3[7]，但冬季PM2.5的日均质量浓度（99.8 μg/m3）超过中国环境空气质量二级标准限值，提示沈阳市冬季雾霾严重。
沈阳市PM2.5中重金属污染元素主要为铝、铅、锰、铬、砷，其中铝浓度明显高于其他11种重金属元素浓度。虽然目前中国尚未制定环境空气中铝浓度含量的标准限值，但世界卫生组织和大量文献报道均显示铝摄入过量能引起老年痴呆等多种疾病[8 – 9]。沈阳市环境空气中砷的年均浓度为5.96 ng/m3，接近于国家环境空气质量标准中参考浓度限值的6.00 ng/m3[7]。季节变化对PM2.5中重金属元素的影响为冬季最高、夏季最低、春季略高于秋季，因此建议相关部门对汽车尾气、燃煤产生的工业废气等污染物的排放应有针对性地采取严格管控的措施。
多环芳烃主要来源于煤炭和木材的燃烧以及柴油和汽油的燃烧等。燃煤中茐、菲、蒽等低分子量的多环芳烃化合物含量较高，汽车尾气中苯并[g,h,i]芘、茚并[1, 2, 3-cd]芘、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘等高分子量的多环芳烃含量较高[10]。本研究结果显示，沈阳市PM2.5中多环芳烃主要污染物为荧蒽、芘、苯并[b]荧蒽、菲、屈、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[g,h,i]芘, 以4环多环芳烃为主，其中苯并[a]芘的年均浓度（3.58 ng/m3）高于中国环境空气质量二级标准限值（1.0 ng/m3）[7]，有潜在的致癌风险。冬季多环芳烃化合物浓度远高于其他3个季节，也以4环多环芳烃为主，说明沈阳市PM2.5中多环芳烃主要污染物来自高温燃烧, 与相关文献报道一致[11]，其次是汽车尾气等其他排放。
气溶胶中的无机水溶性离子与大气降水的组成和酸度密切相关，硫酸盐、硝酸盐、氯离子、铵盐等是无机水溶性组成的重要组成部分[12]，具有较强的吸湿作用，是导致大气能见度降低的重要组分，在雾霾天气下总的无机水溶性离子质量浓度高于非雾霾天气。其中，硫酸盐主要由燃煤产生的二氧化硫转化而成，硝酸盐主要由燃煤和机动车排放的氮氧化物氧化而成，两者均为燃煤和汽车尾气主要标示物；氯离子也来自于燃煤，燃煤成分不同会产生不同的离子；而铵盐则由环境空气中氨气转化而来[13 – 14]。本研究中，沈阳市无机水溶性离子主要污染物是硫酸盐和硝酸盐，提示该地区的主要污染源为燃煤和机动车排放的废气。
综上所述，辽宁省沈阳市冬季雾霾严重，存在一定程度的致癌风险，与相关文献报道一致[15]，政府应对燃煤、汽车尾气、工业废气的排放高度重视并严加管控。
参考文献
| [1] |
孙维哲, 王焱, 唐小哲, 等.
雾霾对人群健康效应研究: 现状与建议[J]. 中国公共卫生管理, 2016, 32(2): 166–169.
|
| [2] |
许慧慧, 张江华.
雾霾对健康的影响与预防[J]. 生命与灾害, 2013(2): 6–7.
|
| [3] |
董海燕, 古金霞, 姜伟, 等.
天津市颗粒物中元素化学特征及来源[J]. 环境监测管理与技术, 2012, 24(1): 25–28.
DOI:10.3969/j.issn.1006-2009.2012.01.007 |
| [4] |
中华人民共和国环境保护部. HJ 618 – 2011《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》[S]. 北京: 中华人民共和国环境保护部, 2011.
|
| [5] |
李延升, 聂莉, 祁珍祯, 等.
电感耦合等离子体质谱法测定PM2.5中12种元素
[J]. 中国卫生检验杂志, 2016, 26(12): 1686–1688, 1692.
|
| [6] |
常君瑞, 李韵谱, 李娜, 等.
PM2.5中16种多环芳烃的测定
[J]. 环境卫生学杂志, 2015, 5(4): 318–388.
|
| [7] |
中华人民共和国环境保护部. GB 3095 – 2012《环境空气质量标准》[S]. 北京: 中华人民共和国环境保护部, 2012.
|
| [8] |
常淑贞, 赵二劳.
环境铝污染与人体健康[J]. 忻州师范学院学报, 2012, 28(5): 3–4, 26.
DOI:10.3969/j.issn.1671-1491.2012.05.002 |
| [9] |
贺婷婷.
浅谈铝与人体健康的关系[J]. 微量元素与健康研究, 2013, 30(2): 70–71.
|
| [10] |
王超, 张霖琳, 刀谞, 等.
京津冀地区城市空气颗粒物中多环芳烃的污染特征及来源[J]. 中国环境科学, 2015, 35(1): 1–6.
|
| [11] |
冯利红, 赵岩, 李建平, 等.
天津市部分地区冬季大气PM2.5中多环芳烃污染特征分析
[J]. 环境与健康杂志, 2015, 32(9): 802–804.
|
| [12] |
吴丹, 蔺少龙, 杨焕强, 等.
杭州市PM2.5中水溶性离子的污染特征及其消光贡献
[J]. 环境科学, 2017, 38(7): 2656–2666.
DOI:10.3969/j.issn.1000-6923.2017.07.030 |
| [13] |
张棕巍, 胡恭任, 于瑞莲, 等.
厦门市大气PM2.5中水溶性离子污染特征及来源解析
[J]. 中国环境科学, 2016, 36(7): 1947–1954.
DOI:10.3969/j.issn.1000-6923.2016.07.004 |
| [14] |
葛琳琳, 郑元铸, 涂圣锋, 等.
温州市PM2.5中水溶性离子污染特征及来源分析
[J]. 浙江大学学报: 理学版, 2017, 44(1): 112–120.
|
| [15] |
聂莉, 李延升, 华正罡, 等.
辽宁沈阳地区大气PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价
[J]. 中国公共卫生, 2017, 34(4): 574–576.
|
2019, Vol. 35