受供暖影响的城区大气中PAHs、PAEs和OPEs的季节性行为差异与吸入风险

《Atmospheric Environment》：Contrasting seasonal behavior and inhalation risks of atmospheric PAHs, PAEs, and OPEs in a heating-influenced urban atmosphere

　　

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  共存的多环芳烃和邻苯二甲酸酯在供暖期间表现出相反的浓度变化趋势。
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  高环数多环芳烃在供暖期间转为以PM₂.₅相为主导（平均占比：64–81%）。
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  尽管颗粒物占比更高，邻苯二甲酸酯在两个时期均主要以气态形式存在。
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  有机磷酸酯总浓度显示出较小的季节性变化。

引言

大气半挥发性有机化合物（SVOCs）广泛分布于气相和颗粒相之间，其相态分配强烈影响其大气传输、转化、沉降、源解析以及人体暴露水平。PM_2.5由于粒径小、比表面积大，是半挥发性及低挥发性有机化合物的重要载体，有利于颗粒相关有机污染物的富集（Ofodile等人，2024）。在中国北方城市，SVOCs的大气行为还受到非供暖期与供暖期转换的进一步影响。在供暖期间，燃烧排放增强、环境温度降低、颗粒物负荷增加以及不利的气象扩散条件可能共同影响SVOCs浓度，并促进低挥发性化合物向颗粒相分配（Bidleman，1988；Cai等人，2025；Pankow，1994；Shen等人，2019）。在较暖的非供暖期间，来自塑料制品、建筑材料及其他含添加剂材料的挥发可能变得更加重要，尤其是对于相对易挥发的增塑剂和阻燃剂（Liang和Xu，2014；Weschler和Nazaroff，2008；Zhou等人，2021）。因此，理解北方城市大气中的SVOC污染需要同时考虑排放、气-粒分配、气象条件以及与暴露相关的相态分布。

多环芳烃（PAHs）、邻苯二甲酸酯（PAEs）和有机磷酸酯（OPEs）是三类具有不同源特征、物理化学性质和毒理学意义的大气SVOCs代表性类别。PAHs主要由煤、生物质和化石燃料的不完全燃烧产生，其中高分子量PAHs因其致癌和致突变潜力而备受关注（Bostr?m等人，2002；Ravindra等人，2008）。PAEs广泛用作塑料制品、包装材料及建筑材料中的增塑剂，其大气分布与材料排放及温度依赖性挥发密切相关（Net等人，2015；Weschler和Nazaroff，2008）。OPEs被广泛用作电子设备、装饰材料及聚合物基产品中的阻燃剂和性能添加剂（Blum等人，2019；Liu等人，2023）。这三类污染物在城市空气中通常共存，但它们在挥发性、颗粒亲和力、排放源和毒性方面存在显著差异（Wang等人，2023a）。因此，它们可能对相同的气候季节性驱动因素做出不同响应，导致不同的相态分配、季节性浓度模式和吸入暴露特征。

已有研究报道了中国北方城市冬季SVOCs浓度升高、颗粒相占比增加、燃烧贡献增强以及健康风险上升的现象（Sun等人，2022a；Yan等人，2019）。然而，许多研究仅聚焦于单一污染物类别、单一相态或仅针对PM_2.5相关化合物（Mi等人，2023；Ren等人，2024；Sun等人，2022b；Wang等人，2023b；Yu等人，2022）。此类研究设计为单一污染物组提供了有价值的信息，但不利于在同一环境条件下对共存SVOC类别进行直接比较。特别是，PAHs、PAEs和OPEs往往被分别讨论，尽管它们可以在同一气-粒系统中共存，并可能受到温度、颗粒负荷和排放结构等相同季节性变化的影响。因此，在相同野外条件下测量共存SVOC类别的统一采样框架可以为比较其类别特定的季节性行为和暴露相关性提供一致的基础。

本研究在石家庄四个城市站点的非供暖期和供暖期同步采集了配对的PM_2.5和气相样品。定量分析包含15种PAHs、15种PAEs和14种OPEs。PAHs和PAEs的气-粒分配利用其测得的气态浓度和PM_2.5相关浓度进行评估。对于OPEs，滤膜样品和使用聚氨酯泡沫（PUF）及XAD-2树脂采集的样品被视为操作性采集相而非直接的颗粒相和气相测量。对于每一对样品，将两个样品中测得的浓度相加以获得操作性总量，用于期间比较、相关性分析和吸入风险评估。具体目标为：(1) 表征三类SVOC组的季节性浓度和同系物组成模式；(2) 比较PAHs和PAEs的气-粒分配行为；以及(3) 评估类别和季节相关的吸入风险。这一统一采样框架为比较中国北方城市大气中共存SVOC类别的季节性行为和暴露相关性提供了一致的基础。

章节摘要

化学品与试剂

定量分析包含15种PAHs、15种PAEs和14种OPEs。目标分析物的分析信息见表S1–S3。用于样品萃取和仪器分析的二氯甲烷、甲醇及其他溶剂均为HPLC级，购自Merck（德国达姆施塔特）。实验中使用的超纯水使用Milli-Q IQ 7000水纯化系统（Millipore）制备。

样品采集

石家庄是河北省省会，是一座高度城市化的城市

浓度与组成特征

图2展示了四个站点之间及两个采样期之间的描述性变化。在三类SVOCs组中，PAEs的浓度最高。对于PAHs和PAEs，气态浓度通常高于对应的PM_2.5相关浓度。对于OPEs，滤膜和PUF/XAD-2采集的浓度分别展示，仅出于测量透明度考虑，并不解读为平衡态的颗粒相和气相浓度。PM_2.5浓度

结论

基于在石家庄四个城市站点进行的同步采样，本研究比较了PAHs、PAEs和OPEs在非供暖期和供暖期之间的浓度及筛选级吸入风险，并表征了PAHs和PAEs的气-粒行为。PAHs在两个相态中于供暖期间均显著增加，PAEs在非供暖期间主要富集于气相，而OPEs浓度较低且

CRediT作者贡献声明

Huifan Deng（邓辉帆）： 数据管理。Yan Ren（任艳）： 调查。Sasho Gligorovski： 撰写—审阅与编辑、资源、方法学、调查。Jiansheng Cui（崔建生）： 资源、方法学。Bo Yao（姚博）： 调查、形式分析、数据管理。Yifei Wang（王一飞）： 可视化、软件、调查、数据管理。Qingxin Deng（邓清新）： 形式分析、数据管理。Zhu Ran（冉竹）： 调查、形式分析。Xinming Wang（王新明）： 撰写—审阅与编辑、监督、项目管理、调查、概念化。

利益冲突声明

? 作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

本工作由国家重点研发计划（2022YFC3701103）及广东以色列理工学院启动资金（项目编号：ST2500008）资助。

Bowen He（何博文）|Yifei Wang（王一飞）|Bo Yao（姚博）|Zhu Ran（冉竹）|Qingxin Deng（邓清新）|Yan Ren（任艳）|Huifan Deng（邓辉帆）|Jiansheng Cui（崔建生）|Sasho Gligorovski|Xinming Wang（王新明）