大气中持久性有机污染物的被动采样分析
龚娟 孟霞
摘要：持久性有机污染物（POPs）指的是在环境中很难降解，容易在食物链中发生富集，并且可通过蒸发、冷凝等作用，经过大气传输，从而影响环境的污染物。很多POPs不仅致癌、致畸，而且还会引发内分泌干扰效应，必须加强POPs采样治理。对此，本文首先对持久性有机污染物（POPs）进行介绍，然后对几种常见的POPs采样设备进行详细探究。
关键词：持久性有机污染物（POPs）；采样原理；影响因素
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0081-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.047
Passive sampling analysis of persistent organic pollutants in atmosphere
Gong Juan， Meng Xia
（Dejiang County Environmental Protection Bureau，Tongren Guizhou 565200，China）
Abstract： Persistent organic pollutants （POPs） refer to those that are difficult to degrade in the environment， are likely to be enriched in the food chain， and can be transported through the atmosphere through evaporation， condensation， etc.， thereby affecting environmental pollutants. Many POPs are not only carcinogenic， teratogenic， but also cause endocrine disruptive effects. POPs sampling and management must be strengthened. In this regard， this article first introduced the persistent organic pollutants （POPs）， and then conducted a detailed exploration of several common POPs sampling equipment.
Keywords： Persistent organic pollutants （POPs）； Sampling principle； Influencing factors
近年來社会经济发展迅速，环境污染问题越来越复杂和严重，环境有害污染物的采集、监测和治理已经逐渐受到人们的广泛关注。大气被动采样技术所用采样器的结构形式简单、体积小、携带方便，并且易于维护，在小尺度、微环境监测中发挥着十分重要的作用。
1 持久性有机污染物（POPs）概述
在环境中有大量的POPs，POPs通过大气、水以及生物等介质，可以实现长距离移动，同时还会随着食物链而发生富集，最后就会对人们的身体健康造成严重不良影响。POPs的残留时间比较长，是世界各国关注环境焦点。现代农业发展迅速，农药的种类不断增多，而90%的农药并没有达到目标生物，大量的农药残留悬浮在大气环境中，同时还会随着大气的运动而发生扩散。农药中的HCH、HCB在大气中的混均高度能够达到万米以上，传播范围广泛，污染区域较大。大气是人类生存环境的重要组成部分，只有加强持久性污染物的采集和治理研究，才能够有效改善大气环境[1]。
2 大气被动采样器的介绍
2.1 半渗透膜装置
半渗透膜装置又被称为SPMD，采样材料为低密度聚合物膜筒，在低密度聚合物膜筒内部需要配置三油酸甘油酯，这一装置在大气液体POPs采集中的应用历史比较长，产品、技术成熟度比较高。在半渗透膜装置的实际应用中，不仅容量大，适用范围广泛，而且还具有耐饱和的特点。但是，半渗透膜装置的操作方式繁琐，在运输、安装过程中容易受到污染，同时内部油脂也会发生外溢，这样就会对持久性有机污染物的采集质量造成不良影响。
2.2 聚氨酯软性泡沫材料采样设备
聚氨酯软性泡沫材料采样设备又被称为PUF-PAS，其能够通过软性泡沫吸附大气环境中的污染物。该装置是由两个不锈钢锅盖以及螺杆所组成的，锅盖上下对应。在被动采样的实施过程中，首先需要将PUF碟片固定在主轴上，以此吸附空气中的污染物。而在此过程中，锅盖的上端口和下端口闭合，能够形成半密闭空间，避免采样过程受到风力因素、阳光因素等的影响。另外，在被动采集过程中，聚氨酯软性泡沫材料采样设备的体积小，运输方式便捷，操作简单，应用范围广泛[2]。
2.3 高分子树脂聚合物被动采样装置
这一采样装置又被称为XAD-PAS，在具体的采样过程中，能够有效吸附空气环境中的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物XAD-2粉末。在装置设置方面，首先在圆筒中设置XAD树脂，在圆筒中设置孔隙，在圆筒的上下位置都要设置开口，空气能够在圆筒中流通，并且吸附在树脂上。高分子树脂聚合物被动采样装置的容量大，可以进行长时间采集，但是结构形式比较复杂，运输难度较大，应用成本过高。
3 PAS采样原理
大气PAS与环境介质间的逸度差被称为驱动力，由于气体分子可以进行扩散、吸附以及沉淀，因此，在采样过程中，能够直接吸附目标物，完成样品采集。在采集环节，首先，空气进入采样箱中；其次，从采样箱进入采样器的空气界面；然后，再从采样器空气界面进入采样媒介相体。需要注意的是，随着气团逐渐接近采样器空气界面，气团的质量传输就会不断宣讲，在采样环节，空气与被动采样器间质量通量如图1所示。
图1中，ko、kv、ks分别指的是气团总质量迁移系数、空气边界层质量迁移系数以及采样器边界层质量迁移系数，单位为m·s-1；Ksv指的是采样器/空气分配系数；As指的是采样器面积，单位为m2；Cv、Cvc、Cvi、Csi、Cs分别指的是质在环境空气中浓度、在采样箱中浓度、在空气边界层中浓度、在采样器边界层中浓度以及在采样器中浓度，单位为ng·m-3；Q指的是空气进入采样箱中速度，单位为m3·d-1。在大气环境中，SVOCs在PAS的交换需要经历图2中的几个阶段，首先，在采样开始阶段，随着采样时间的延长，SVOCs在PAS中不断累积，而随着累计量的缓慢增加，即可进入采样曲线阶段，最后，PAS吸收SVOCs与释放SVOCs量相等，进而达到平衡状态。
在大气持久性有机污染物的被动采集过程中，很多因素都会对PAS累积SVOCs量产生一定的影响，比如温度、风速等等。如果SVOCs的浓度能够达到一定的范围，则在层流条件下，空气边界层厚度就会对SVOCs在PAS以及空气之间的交换速度产生较大影响，风速越大，则边界厚度会不断减少，与此同时，被动采样的速度则会不断提升。除此以外，温度因素会对采样器空气分配系数产生较大影响。对此，在大气持久性有机污染物的被动采集过程中，应该加强各类影响因素控制，保证采样质量[3]。
4 结语
本文主要对大气中的持久有机污染物采集技术进行了详细探究。在大气环境中，持久有机污染物的危害性较大，容易发生富集，进而对人类的生活环境、身体健康构成严重威胁。持久有机污染物采集设备种类较多，在实际应用中，应结合具体情况合理选用，并加强采样精度控制，保证采样效果[4]。
参考文献
[1]朱青青，刘国瑞，张宪等.大气中持久性有机污染物的采样技术进展[J].生态毒理学报，2016，11（2）：50-60.
[2]刘征侃，杨利民，王秋泉.大气持久性有机污染物分析研究进展[J].环境化学，2011，30（1）：272-280.
[3]薛永刚，龚平，王小萍等.持久性有机污染物在森林生态系统中的环境行为研究[J].地理科学进展，2013，32（2）：278-287.
[4]周益辉，曾毅夫，湛志华，龙桂花.城市生活垃圾处理的现状与管理研究[J].中国环保产业，2011（09）：45-46.
收稿日期：2018-05-18
作者簡介：龚娟（1981-），女，本科，工程师，研究方向为环境监测。
摘要：持久性有机污染物（POPs）指的是在环境中很难降解，容易在食物链中发生富集，并且可通过蒸发、冷凝等作用，经过大气传输，从而影响环境的污染物。很多POPs不仅致癌、致畸，而且还会引发内分泌干扰效应，必须加强POPs采样治理。对此，本文首先对持久性有机污染物（POPs）进行介绍，然后对几种常见的POPs采样设备进行详细探究。
关键词：持久性有机污染物（POPs）；采样原理；影响因素
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0081-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.047
Passive sampling analysis of persistent organic pollutants in atmosphere
Gong Juan， Meng Xia
（Dejiang County Environmental Protection Bureau，Tongren Guizhou 565200，China）
Abstract： Persistent organic pollutants （POPs） refer to those that are difficult to degrade in the environment， are likely to be enriched in the food chain， and can be transported through the atmosphere through evaporation， condensation， etc.， thereby affecting environmental pollutants. Many POPs are not only carcinogenic， teratogenic， but also cause endocrine disruptive effects. POPs sampling and management must be strengthened. In this regard， this article first introduced the persistent organic pollutants （POPs）， and then conducted a detailed exploration of several common POPs sampling equipment.
Keywords： Persistent organic pollutants （POPs）； Sampling principle； Influencing factors
近年來社会经济发展迅速，环境污染问题越来越复杂和严重，环境有害污染物的采集、监测和治理已经逐渐受到人们的广泛关注。大气被动采样技术所用采样器的结构形式简单、体积小、携带方便，并且易于维护，在小尺度、微环境监测中发挥着十分重要的作用。
1 持久性有机污染物（POPs）概述
在环境中有大量的POPs，POPs通过大气、水以及生物等介质，可以实现长距离移动，同时还会随着食物链而发生富集，最后就会对人们的身体健康造成严重不良影响。POPs的残留时间比较长，是世界各国关注环境焦点。现代农业发展迅速，农药的种类不断增多，而90%的农药并没有达到目标生物，大量的农药残留悬浮在大气环境中，同时还会随着大气的运动而发生扩散。农药中的HCH、HCB在大气中的混均高度能够达到万米以上，传播范围广泛，污染区域较大。大气是人类生存环境的重要组成部分，只有加强持久性污染物的采集和治理研究，才能够有效改善大气环境[1]。
2 大气被动采样器的介绍
2.1 半渗透膜装置
半渗透膜装置又被称为SPMD，采样材料为低密度聚合物膜筒，在低密度聚合物膜筒内部需要配置三油酸甘油酯，这一装置在大气液体POPs采集中的应用历史比较长，产品、技术成熟度比较高。在半渗透膜装置的实际应用中，不仅容量大，适用范围广泛，而且还具有耐饱和的特点。但是，半渗透膜装置的操作方式繁琐，在运输、安装过程中容易受到污染，同时内部油脂也会发生外溢，这样就会对持久性有机污染物的采集质量造成不良影响。
2.2 聚氨酯软性泡沫材料采样设备
聚氨酯软性泡沫材料采样设备又被称为PUF-PAS，其能够通过软性泡沫吸附大气环境中的污染物。该装置是由两个不锈钢锅盖以及螺杆所组成的，锅盖上下对应。在被动采样的实施过程中，首先需要将PUF碟片固定在主轴上，以此吸附空气中的污染物。而在此过程中，锅盖的上端口和下端口闭合，能够形成半密闭空间，避免采样过程受到风力因素、阳光因素等的影响。另外，在被动采集过程中，聚氨酯软性泡沫材料采样设备的体积小，运输方式便捷，操作简单，应用范围广泛[2]。
2.3 高分子树脂聚合物被动采样装置
这一采样装置又被称为XAD-PAS，在具体的采样过程中，能够有效吸附空气环境中的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物XAD-2粉末。在装置设置方面，首先在圆筒中设置XAD树脂，在圆筒中设置孔隙，在圆筒的上下位置都要设置开口，空气能够在圆筒中流通，并且吸附在树脂上。高分子树脂聚合物被动采样装置的容量大，可以进行长时间采集，但是结构形式比较复杂，运输难度较大，应用成本过高。
3 PAS采样原理
大气PAS与环境介质间的逸度差被称为驱动力，由于气体分子可以进行扩散、吸附以及沉淀，因此，在采样过程中，能够直接吸附目标物，完成样品采集。在采集环节，首先，空气进入采样箱中；其次，从采样箱进入采样器的空气界面；然后，再从采样器空气界面进入采样媒介相体。需要注意的是，随着气团逐渐接近采样器空气界面，气团的质量传输就会不断宣讲，在采样环节，空气与被动采样器间质量通量如图1所示。
图1中，ko、kv、ks分别指的是气团总质量迁移系数、空气边界层质量迁移系数以及采样器边界层质量迁移系数，单位为m·s-1；Ksv指的是采样器/空气分配系数；As指的是采样器面积，单位为m2；Cv、Cvc、Cvi、Csi、Cs分别指的是质在环境空气中浓度、在采样箱中浓度、在空气边界层中浓度、在采样器边界层中浓度以及在采样器中浓度，单位为ng·m-3；Q指的是空气进入采样箱中速度，单位为m3·d-1。在大气环境中，SVOCs在PAS的交换需要经历图2中的几个阶段，首先，在采样开始阶段，随着采样时间的延长，SVOCs在PAS中不断累积，而随着累计量的缓慢增加，即可进入采样曲线阶段，最后，PAS吸收SVOCs与释放SVOCs量相等，进而达到平衡状态。
在大气持久性有机污染物的被动采集过程中，很多因素都会对PAS累积SVOCs量产生一定的影响，比如温度、风速等等。如果SVOCs的浓度能够达到一定的范围，则在层流条件下，空气边界层厚度就会对SVOCs在PAS以及空气之间的交换速度产生较大影响，风速越大，则边界厚度会不断减少，与此同时，被动采样的速度则会不断提升。除此以外，温度因素会对采样器空气分配系数产生较大影响。对此，在大气持久性有机污染物的被动采集过程中，应该加强各类影响因素控制，保证采样质量[3]。
4 结语
本文主要对大气中的持久有机污染物采集技术进行了详细探究。在大气环境中，持久有机污染物的危害性较大，容易发生富集，进而对人类的生活环境、身体健康构成严重威胁。持久有机污染物采集设备种类较多，在实际应用中，应结合具体情况合理选用，并加强采样精度控制，保证采样效果[4]。
参考文献
[1]朱青青，刘国瑞，张宪等.大气中持久性有机污染物的采样技术进展[J].生态毒理学报，2016，11（2）：50-60.
[2]刘征侃，杨利民，王秋泉.大气持久性有机污染物分析研究进展[J].环境化学，2011，30（1）：272-280.
[3]薛永刚，龚平，王小萍等.持久性有机污染物在森林生态系统中的环境行为研究[J].地理科学进展，2013，32（2）：278-287.
[4]周益辉，曾毅夫，湛志华，龙桂花.城市生活垃圾处理的现状与管理研究[J].中国环保产业，2011（09）：45-46.
收稿日期：2018-05-18
作者簡介：龚娟（1981-），女，本科，工程师，研究方向为环境监测。
