大气中持久性有毒物质PTS)的被动采样技术.pdf

大气中持久性有毒物质(PTS)的被动采样技术1 1,2 1 1 王震 ，陈景文 ，乔显亮 1 大连理工大学环境科学与工程系，辽宁大连 (116024) 2 国家海洋环境监测中心，辽宁大连 (116023) E-mail: jwchen@ 摘 要：应用被动采样器监测大气中的持久性有毒物质(PTS) 已成为环境化学领域内的热门 课题。在总结国内外相关研究的基础上，分析了被动采样器的采样机理，对已应用于区域大 气PTS监测的几种典型生物被动采样器和人造被动采样器给予了评述，探讨了各种大气被动 采样器的优缺点，并对今后的研究重点和应用技术进行了展望。 关键词：持久性有毒物质，被动采样器，SPMDs，PUF盘采样器 中图分类号：X830.2 1. 引言 持久性有毒物质(PTS) 已成为与全球变暖、臭氧层破坏并列的影响21世纪人类生存和发 展的全球性环境问题之一。PTS性质稳定，能持久存在，并且多数PTS是环境痕量有机污染 物，广泛分布于各类环境介质中。其中，空气是一种重要的环境介质，监测空气中PTS 的浓 度对于评价大气环境质量、评估PTS长距离环境迁移性以及评价PTS 的生态风险等具有重要 意义。目前，采集空气中的PTS类污染物多使用大流量空气采样器(HiVol) 。但是，大流量采 样器的价格比较昂贵，采样器体积较大，采样前又需要烦琐的校正，导致采样成本较高；采 样需要动力，不适合在野外采样，尤其不适合大范围多点同时采样；由于需要采集大量的空 气样品才能使目标化合物的浓度达到仪器检测限，采样设备往往要长时间连续运行，不易管 理。诸多不足之处都限制了主动采样器的广泛使用[1] 。 被动采样是替代主动采样而诞生的一种新的采样技术。对大气中PTS 的被动采样技术具 有采样器结构简单、价格低廉、采样方便、不需要外加动力、适合于野外采样的优点，既可 以应用于大尺度的PTS空气污染研究，也可以应用于小尺度的环境空气质量监测[2] 。鉴于被 动采样器的诸多优点，近年来对PTS 的被动采样的理论研究和应用技术引起了广泛的关注。 本文就对大气中PTS 的被动采样技术的最新研究进展进行概述并对今后的研究重点和应用 技术进行展望。 2. 被动采样技术的原理 所谓被动采样，就是目标物不依靠外加动力，而是借助目标物在不同环境介质中的化学 势(或逸度)差的驱动，通过扩散过程，被采样材料吸附或吸收[3,4] 。该扩散过程遵循费克(Fick) 第一定律。为简化问题，假定采样过程中PTS在空气中的浓度恒定不变，即采样过程不影响 PTS在空气中的水平。根据Whitman双膜理论，污染物在空气和采样器之间的传质过程发生 在气固界面间，如图1所示。那么，总传质系数k [5,6] 总可分别由界面两侧的传质系数计算得到 ： 1/k总 = 1/k + 1/(kS KSA) (1) 其中，k和kS分别是空气侧和采样器侧的传质系数，KSA是PTS在采样材料和空气间的分配系 数。由于大多数PTS具有较强的脂溶性和不易挥发性，K 远远大于k和k ，即k = k总，传质过 SA S 程由空气侧传质控制。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号：20040141013) 的资助。 -1- 图1 Whitman双膜理论