近年來,大氣中 PFCs 的研究主要集中于發(fā)達國家與地區(qū)包括歐洲[5 ~ 7]、北美[8,9]及日本[10,11]和韓國[12],其含量水平與工業(yè)和人口密度有關. 深圳是我國發(fā)展迅速、經(jīng)濟發(fā)達、人口密集的一線城市,涉 PFCs 企業(yè)眾多,但針對該區(qū)域大氣中 PFCs殘留特征的研究尚未見報道. 眾所周知,大氣中有機污染物直接危害人類健康,而呼吸是人體 PFCs的主要暴露途徑之一[13],故研究大氣中 PFCs 的殘留特征對于 PFCs 暴露風險評價具有重要意義.基于深圳市環(huán)境監(jiān)測中心站的12 個大氣監(jiān)測位點,利用被動采樣器采集了 2014-11-01 ~ 2015-01-31約 90 d 大氣中的 PFCs,用高效液相色譜-質譜聯(lián)用儀( high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS /MS) 分析了其中 7 種揮發(fā)性及 15 種離子型 PFCs 的含量,探討了其分布規(guī)律及其與大氣中 PM2. 5、PM10的相關性,以期為大氣中 PFCs的來源及其污染控制提供科學依據(jù).高效液相色譜儀( Agilent techonologies1290,美國 Agilent 公 司 ) ,三重四級桿串聯(lián) 質 譜 儀( QTRAP5500,美國 AB 公司) ,球磨機( QM-3SP04,中國南大儀器廠) ,氮吹儀( HSC-12B,天津市恒奧科技發(fā)展有限公司) ,旋轉蒸發(fā)儀( RE-52AA,中國上海亞榮生化儀器廠) ,純水機 ( Simplicity,美國Millipore 公 司 ) ,離 心 機 ( Centrifuge 5804,德 國PFCs 標樣均購自加拿大 Wellington 公司. 7 種揮發(fā)性 PFCs 混合外標 ( 50 μg·mL - 1 ) 包 括 6∶ 2 FTOH、8∶ 2FTOH、10∶ 2FTOH、Me-FOSA、Et-FOSA、 Me-FOSE、Et-FOSE,15 種離子型 PFCs 混合外標( 2μg·mL - 1 ) 包括全氟戊酸 ( perfluoropentanoic acid, PFPeA ) 、 全 氟 己 酸 ( perfluorohexanoci acid, PFHxA ) 、 全 氟 庚 酸 ( perfluoroheptanoci acid, PFHpA) 、全氟辛酸 ( perfluorooctane acid,PFOA) 、全氟壬perfluorononanoic acid,PFNA) 、全氟癸酸( perfluorodecanoic acid,PFDA ) 、 全 氟 十 一 酸( perfluoroundecanoic acid,PFUdA ) 、全 氟 十 二 酸( perfluorododecanoic acid,PFDoA ) 、全 氟 十 三 酸( perfluorotridecanoic acid,PFTrDA ) 、全氟十四酸( perfluorotetradecanoic acid,PFTeDA) 、全氟十六酸( perfluorohexadecanoic acid,PFHxDA) 、全氟丁烷磺酸鹽( perfluorobutane sulfonate,PFBS) 、全氟己烷磺酸鹽( perfluorohexane sulfonate,PFHxS) 、全氟辛烷磺酸鹽( perfluorooctane sulfonate,PFOS) 、全氟癸烷磺酸鹽( PFDS) ,用甲醇分別逐級稀釋為 1. 0、2. 0、0、10、20、40 ng·mL - 1 和 0. 5、1. 0、2. 0、5. 0、10、20 ng·mL - 1,用于 HPLC-MS /MS 標準工作曲線; 5 種揮發(fā)性 PFCs 混合內標 ( 50 μg·mL - 1 ) 包括 2-Perfluorohexyl-[1,1- 2 H2 ]-[1,2- 13 C2 ]-ethanol ( MFHET) 、2-Perfluorooctyl-[1,1-2 H2]-[1,2-13 C2]-ethanol( MFOET) 、2-Perfluorodecyl-[1,1-2 H2]-[1,2- 13 C2]-ethanol ( MFDET ) 、N-methyl-d3-perfluoro- 1-octanesulfonamide ( d-N-MeFOSA ) 和 N-ethyl-d5-perfluoro-1-octanesulfonamide ( d-N-EtFOSA) ,8 種離子型 PFCs 混合內標( 2 μg·mL - 1 ) 包括13C2 -PFHxA ( MPFHxA ) 、 13C4 -PFOA ( MPFOA ) 、 13C5 -PFNA ( MPFNA ) 、 13C2 -PFDA ( MPFDA ) 、 13C2 -PFUdA ( MPFUdA ) 、 13C2 -PFDoA ( MPFDoA ) 、 18O2 -PFHxS ( MPFHxS) 和13C4 -PFOS( MPFOS) ,均用甲醇稀釋至100 ng·mL - 1備用. 實驗用甲醇( 美國 Sigma 公司) 、丙酮 ( 美 國 J. T. Baker 公 司 ) 、石 油 醚 ( 瑞 典Oceanpak 公司) 、二氯甲烷 ( 美國 Aladdin 公司) 、正己烷( 中國百靈威科技公司) 均為色譜純,實驗用購置的聚氨酯( polyurethane foam,PUF) 膜( 直徑 14. 0 cm,厚度 1. 35 cm,密度0. 021 3 g·cm - 3 ) 依次用丙酮、石油醚索提 24 h 凈化,35℃下真空干燥6 h,備用. 購自 Amberlite 公司的 XAD-4,依次用甲醇、二氯甲烷、正己烷超聲 30 min,真空干燥 30 min,球磨 5 h,至平均粒徑約 0. 75 μm,再依次用甲醇、二氯甲烷、正己烷各索提 10 h,30℃ 下真空干燥 4 h 至恒重,用正己烷配成 6. 4 g·L - 1 的懸濁液.將凈化的 PUF 膜在 XAD-4 懸濁液中醮 4 次,每次讓液體沿不同方向流出,然后于真空干燥箱中干燥72 h,得到負載 XAD-4 的 PUF 膜,篩選負載 XAD-4質量在 435 mg ± 68 mg 范圍的 PUF 膜安裝于被動采樣器[11,14]中采樣.布設被動采樣器,于第 7、14、21、28、42、56、70、 84 d 收樣( n = 3) ,用 8∶ 2 FTOH 或 PFOA 質量( m)對采集時間( t) 進行線性擬合( 過原點) ,其斜率 k1為每天采集 8∶ 2 FTOH 或 PFOA 的質量; 同一地點,大氣被動采樣期間,在溫度為 15 ~ 20℃,風速為 1. 510、12 h( n = 3) ,以采樣體積( V) 對 8 ∶ 2 FTOH 或PFOA 質量進行線性擬合( 過原點) ,其斜率 k2 為單位體積大氣中 8∶ 2 FTOH 或 PFOA 的質量,由相應的k1 /k2 比值分別獲得揮發(fā)性和離子型 PFCs 的 R 值( 表 1) . 采樣膜均為負載 XAD-4 的 PUF 膜.收集的 PUF 膜加入 10 ng 的 8 種離子型 PFCs 混合內標和 20 ng 的 5 種揮發(fā)性 PFCs 混合內標,用丙酮∶ 正己烷( 1∶ 1) 混合液、甲醇分別索氏提取24 h、4 h[9],索提液在 30℃旋轉蒸發(fā)至約 5 mL,室溫下氮吹濃縮,甲醇定容至 0. 5 mL,過 0. 22 μm 聚酰胺纖維膜,移入 1 mL 內插式進樣瓶,用于 HPLC-MS /MS 分析.色譜柱采用 Agilent poroshell 120 EC-C18 ( 2. 1 mm × 100 mm,2. 7 μm) . 流動相 A 為 5 mmol·L - 1醋酸銨水溶液,B 為 5 mmol·L - 1醋酸銨甲醇溶液.梯度洗脫程序: 0 ~ 3 min,90% ~ 30% A; 3 ~ 13 min,30% ~ 0% A; 13 ~ 14 min,0% ~ 90% A; 14洗. 流程空白實驗僅檢出 PFOS 和 PFOA,均低于檢測限. 7 種揮發(fā)性 PFCs 在 20 ng 和 15 種離子型PFCs 在 10 ng 水平的加標回收率、變異系數(shù)及檢測限( limit of detection,LOD) 分別示于表 3,7 種揮發(fā)性 PFCs 在 0 ~ 40 ng·mL - 1和 15 種離子型 PFCs 在 0~ 20 ng·mL - 1濃度范圍的線性相關系數(shù)( r2 ) 分別在羥基自由基的平均濃度為 1 × 106 個·cm - 3[20],揮發(fā)性 PFCs 可以與大氣中羥基自由基發(fā)生反應,因此具有一定的大氣壽命,8 ∶ 2FTOH、6 ∶ 2FTOH、 MeFOSA、MeFOSE 的大氣壽命依次 為 80[21]、 50[21]、20 ~ 50[20]、2 d[22],這也是大氣中 8∶ 2FTOH、 6∶ 2FTOH 含量遠大于 MeFOSA、MeFOSE 的重要原因. 此外,深圳市大氣中 MeFOSA 含量是 MeFOSE的 2 ~ 3 倍( 表 4) ,這可能與在大氣中紫外線或羥基自由基的作用下 MeFOSE 可以轉化為 MeFOSA[23,24]深圳市大氣中 PFCs 的空間分布呈現(xiàn)西北高東南低的態(tài)勢( 圖 3) ,其成因有: ①深圳西北部設有較密集的印染、五金電鍍、電子元件、造紙、塑膠等涉 PFCs 產(chǎn)業(yè),其三廢排放可能致使該區(qū)域大氣中PFCs 升高; ②深圳市冬季盛行東北風[28],深圳市西部地處中國制造業(yè)基地東莞市的下風口. 深圳市表層苔 蘚 和 土 壤 中 PFCs 呈西高東低的分布態(tài)勢[29,30],而大氣中 PFCs 的干濕沉降是大氣指示植物苔蘚和土壤中 PFCs 重要來源[29,31],這與深圳市大氣中 PFCs 的分布趨勢相似. 此外,深圳市大氣中揮發(fā)性 PFCs 和離子型 PFCs 的空間分布一致( 圖,同時揮發(fā)性 PFCs 的主要組分 6 ∶ 2 FTOH、8 ∶ 2FTOH 與離子型的主要組分 PFOA、PFPeA 呈顯著正相關( P < 0. 01,表 6) ,其原因是 6∶ 2 FTOH 和 8∶ 2 FTOH可與大氣中Cl / OH自由基、O2 / O3 等相互作用發(fā)生氧化、脫碳等反應,最終生成 PFOA[32,33]或 C4 ~ C7 的 PFCAs[32,34],而 PFOA 又可以在大氣中紫外光照射等條件下降解為 C4 ~ C7 的PFCAs[35].
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