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邻苯二甲酸酯(PAEs)大气污染威胁健康。为探究其在大气水气溶胶中的赋存与转化,研究人员以武汉为对象,用 GC-FID 法分析。发现 6 种 PAEs,温度影响显著,水解和间接光降解主导转化,为污染防控提供参考。
在现代工业与生活中,塑料及各类化工产品的广泛使用带来了一类重要的环境污染物 —— 邻苯二甲酸酯(Phthalate Esters, PAEs)。这类作为增塑剂添加到塑料、涂料、化妆品等产品中的化学物质,具有半挥发性,易通过挥发、吸附等途径进入大气环境。PAEs 不仅是全球关注的内分泌干扰物,被证实与肥胖、高血压、生殖系统损伤等多种健康问题相关(Zhang et al., 2014; Wittassek et al., 2011),其在大气中的迁移转化过程还会影响区域空气质量和生态安全。然而,目前关于 PAEs 在大气水气溶胶(空气中悬浮的液态颗粒)中的赋存特征、水解及光降解等关键转化过程的认知仍较为有限,尤其是在像武汉这样快速发展的特大城市,其复杂的工业活动、交通排放和气象条件可能导致 PAEs 呈现独特的污染模式,但相关研究尚未充分开展。
为填补这一研究空白,来自湖南理工学院、中南民族大学等国内机构的研究人员针对武汉市近地表大气水气溶胶中的 PAEs 展开了系统研究。该研究成果发表在环境领域重要期刊《Environmental Pollution》,旨在明确 PAEs 在大气水相中的浓度水平、分布规律及主要环境影响因素,揭示水解和光降解过程对 PAEs 去除的贡献机制,为城市大气 PAEs 污染的环境管理和风险评估提供科学依据。
研究人员主要采用了气相色谱 - 火焰离子化检测(Gas Chromatography-Flame Ionization Detection, GC-FID)技术,结合液 - 液萃取(Liquid-Liquid Extraction, LLE)前处理方法,对武汉市大气水气溶胶样品中的 PAEs 进行定性定量分析。同时,通过模拟不同环境条件(如温度、pH 值、光照等),研究 PAEs 的水解和光降解动力学过程,探究关键影响因素及反应机制。研究涉及的样本为武汉市实际采集的大气气溶胶,通过特定装置收集后进行水相提取处理。
1. 大气水气溶胶中 PAEs 的赋存特征
研究从武汉市大气气溶胶样品中检测出 6 种 PAEs,其浓度水平依次为邻苯二甲酸二烯丙酯(0.244 μg m?3)> 邻苯二甲酸二乙酯(DEP, 0.235 μg m?3)> 邻苯二甲酸二(2 - 乙基己基)酯(DEHP, 0.176 μg m?3)> 邻苯二甲酸二甲酯(DMP, 0.110 μg m?3)> 邻苯二甲酸二正辛酯(0.081 μg m?3)> 邻苯二甲酸二丙酯(0.024 μg m?3)。冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)表明,在湿度、风速等环境因子中,温度对 PAEs 在水气溶胶中的赋存影响最为显著,呈现负相关关系,即温度升高可能促进 PAEs 的挥发或降解,导致其浓度降低。
2. PAEs 的水解过程研究
在模拟大气水相典型 pH 值(3-5)条件下,研究了 PAEs 在气溶胶水提取物中的水解行为。结果显示,水解速率对温度高度敏感,温度升高显著加速水解反应。这表明在温暖季节,大气中的 PAEs 可能通过水解过程更有效地被去除,而低温环境则可能导致 PAEs 在水气溶胶中滞留时间延长,增加环境暴露风险。
3. PAEs 的光降解机制探究
光降解实验表明,在日光照射下,PAEs 的降解主要依赖间接光降解过程。大气水气溶胶中存在的水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matter, WSOM)在光照下会生成激发态三线态水溶性有机物(3WSOM*)和活性氧物种(Reactive Oxygen Species, ROS),如羟基自由基(?OH)等。这些光生活性物种具有强氧化性,是驱动 PAEs 光化学转化的主要驱动力。研究证实,3WSOM * 和 ROS 的协同作用显著提高了 PAEs 的降解效率,揭示了大气光化学过程在 PAEs 去除中的关键作用。
研究结论与意义
本研究系统阐明了武汉市大气水气溶胶中 PAEs 的赋存特征及环境影响因素,证实了水解和光降解是 PAEs 在大气水相中的主要自然去除途径,其中温度是影响水解的关键因子,而光生活性物种(3WSOM*、ROS)主导了光降解过程。这些发现不仅丰富了 PAEs 在大气多介质环境中的迁移转化理论,也为城市大气 PAEs 污染的防控提供了重要科学依据 —— 例如,在高温季节需关注 PAEs 降解产生的中间产物毒性,而在光化学活跃时段(如夏季午后)需加强对大气氧化性的监测。此外,研究建立的 LLE-GC-FID 分析方法为同类污染物的大气环境研究提供了可靠的技术参考,有助于推动更多城市开展 PAEs 的污染现状与健康风险评估,为制定针对性的环境管理政策奠定基础。