临汾市地处我国汾渭平原，是典型的燃煤地区，每年采暖季空气质量堪忧，成为了当地居民身体健康的重要隐患。多环芳烃（PAHs）是一种毒害物质，燃煤是其主要来源之一。本研究于2017年冬季高污染期间，在临汾市采集大气气溶胶分粒径样品，分析其含碳成分及非/低极性有机化合物，并探讨了临汾市冬季高污染期间PAHs的粒径分布特征、可能的污染来源及其造成的健康风险。此研究结果可作为政府部门控管相关污染源排放的科学依据。
调查结果显示，2017年冬季高污染期间，临汾市PM10中PAHs的浓度均值为1.1±0.3 µg m-3 , 该值较国内其他主要城市高出1~2个数量级。粒径分布显示，PAHs主要集中在粒径小于0.4µm的大气颗粒物（PM）中。此外，考虑不同PAHs的等效浓度与不同粒径PM在呼吸系统的沉积效率计算PAHs导致的健康风险，结果显示采样期间PM10中的PAHs对儿童及成人所造成的致癌风险分别为2.0×10-4 及2.7×10-4，该值相较美国环保协会给出的可接受风险值高出两个数量级。此外，苯并[a]芘是造成本地区致癌风险最主要的物种，其贡献量约为40~58%。借助生物标志物——藿烷、甾烷及相关源解析方法发现，家庭燃煤的排放是造成临汾农村地区此次高污染期间PAHs致癌风险最主要的污染源。
本研究使用的热脱附进样技术，大大降低了对样品量的需求以及前处理步骤，提高了实验的准确性。过去鲜少有研究针将藿烷、甾烷与大气样品中PAHs的溯源结合起来，本研究则详细分析了分粒径样品中的藿烷和甾烷，实现了更为可靠的来源解析。此外，本研究将不同粒径颗粒在人体呼吸系统的沉降效率考虑至健康风险的推估上，了解不同粒径PAHs对人体健康风险危害的分布，此结果将可从公共卫生的角度上，提供政府部门进行大气颗粒PAHs排放源的控管相关信息。
图1 PM 10分粒径样品中PAHs在不同粒径段对成人和孩子造成的致癌风险以及美国环保协会提出的“可接受风险”。
此研究以“Extremely high abundance of polycyclic aromatic hydrocarbons in aerosols from a typical coal-combustion rural site in China: size distribution, source identification and cancer risk assessment”为题于2020年8月被《Atmospheric Research》接受，耶鲁-南信大大气环境中心博士生宋文怀为第一作者，章炎麟教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(项目号: 41761144056)及江苏省杰出青年基金（BK20180040)等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105192
（供稿：宋文怀 章炎麟）