多環(huán)芳烴化合物在 O3 輻射下的穩(wěn)定性實驗

• 評估了多環(huán)芳族化合物 (PAC) 在 PUF 盤上的穩(wěn)定性。
• 流量管室用于模擬暴露于 O3 的 2 個月。
• 在低相對濕度 (RH) 下，多環(huán)芳烴會發(fā)生一些降解。
• 大多數(shù) PAC 在 50% RH 下暴露于 O3 時是穩(wěn)定的。
• PUF 圓盤采樣器經(jīng)驗證可用于在典型條件下測量空氣中的 PAC。

        在流管中研究了暴露于 O3 時聚氨酯泡沫 (PUF) 盤中多環(huán)芳族化合物 (PAC) 的穩(wěn)定性。通過在 PUF 盤上加入 PAC 并暴露于 O3 中，評估了范圍廣泛的 PAC，該 O3 的濃度相當于暴露兩個月，這是這些被動空氣采樣器的典型部署期。應用 0% 和 50% 相對濕度 (RH) 的環(huán)境濃度 O3 (~50 ppb)。在 0% RH 下，68 個 PAC 中有 23 個在暴露后損失超過 50%。苝和 9,10-二甲基蒽分別是反應性很強的多環(huán)芳烴 (PAH) 和烷基化 PAH，平均損失百分比為 30%。在 50% RH 下，77% 的研究 PAC 在 O3 暴露時是穩(wěn)定的（PACexposed/PACunexposed > 0.7）。平均損失百分比為 17%，68 個 PAC 中只有 7 個損失超過 50%。一般來說，除了反應性多環(huán)芳烴（苊、2,3-二甲基蒽、9,10-二甲基蒽、二苯并噻吩和 2-甲基二苯并噻吩）表現(xiàn)出較低的 RH 依賴性外，大多數(shù) PAC 的反應性在較高的 RH 下降低。本研究中的實驗條件代表了吸附到 PUF 上的 PAC 穩(wěn)定性的很壞情況。實際上，環(huán)境空氣中 PAC 的采樣代表了 PAC 的“老化”組件，其中很活潑的物種已經(jīng)部分去除。此外，環(huán)境空氣中的 PAC 將在不同程度上與顆粒相相關，這將有助于提高其穩(wěn)定性。因此，在常規(guī)操作條件下，經(jīng)過 2 個月的暴露，我們預計使用 PUF 盤式被動采樣器測量空氣中 PAC 總濃度的誤差很小。

      本研究的目的是評估與 PUF 盤相關的 PAC 在 O3 暴露時的穩(wěn)定性。研究的 PACs 包括許多烷基化 PACs，它們對 O3 的反應很少被報道。流管反應器用于模擬空氣采樣條件，其中 PUF 圓盤暴露于 O3 的濃度和持續(xù)時間大約相當于將 PUF 暴露于環(huán)境 O3 濃度（~50 ppb）兩個月，這是這些被動式的典型部署期。取樣器。據(jù)我們所知，這是第一個評估 PUF 型被動空氣采樣器中 PAC 穩(wěn)定性的實驗室研究。這項研究的結果不僅與使用 PUF 和其他基質的被動空氣采樣相關，而且與主動空氣采樣研究相關，其中用于收集氣相化合物的 PUF 暴露于氧化劑。

        該裝置由三個輸送的氣流組成進入流量管： (1) 由臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的 O3， (2) 用于稀釋的零空氣由零產(chǎn)生空氣源（AADCO 737 型），以及 (3) 由將零空氣通過裝有去離子的洗氣瓶水。 O3 濃度由臭氧分析儀監(jiān)測(Model 205, 2B Technologies, CO)。一個探針被用來測量流管室中混合物的相對濕度 (RH)。這PUF 暴露約 4.5 小時，平均 O3 濃度為~40 ppm（總流量為 11 LPM）和 ~14 ppm（總流量為 4 LPM）在分別為 0% RH 和 50% RH。在 0% RH 和 50%RH一式三份進行。在這兩種情況下，總 O3 濃度大約相當于將 PUF 暴露在兩個月的環(huán)境 O3 濃度約為 50 ppb。干凈的空白過濾器也放置在流量管中并暴露于 O3 約 4.5 小時測試背景污染。結果表明，有流量管系統(tǒng)中沒有明顯的 PAC 污染或實驗室。

        結果表明被動 PUF 圓盤采樣器能夠準確反映空氣中的 PAC 濃度；然而，反應性 PAC（苊、2,3-二甲基蒽、9,10-二甲基蒽、二苯并噻吩和 2-甲基二苯并噻吩）濃度應謹慎解釋。盡管已經(jīng)表明 O3 是顆粒結合 PAC 異相反應的有效氧化劑（Jariyasopit 等，2014），但還應注意的是，在現(xiàn)實世界環(huán)境中，O3 和其他大氣氧化劑（例如 OH自由基、NO3 自由基、NO2、N2O5）??會使與 PUF 盤相關的 PAC 的降解反應復雜化。此外，這些實驗基于非均相反應動力學與 O3 濃度呈線性的假設。在環(huán)境條件下可能會偏離線性。將來，進行類似的研究以評估使用 PUF 圓盤采樣器經(jīng)常收集的其他優(yōu)先化學品的穩(wěn)定性，并考慮不同濃度和暴露時間下的不同氧化劑類型將是有用的。

       該實驗在國內(nèi)高校已有開展，使用的臭氧發(fā)生器為UV-M2紫外型，臭氧濃度范圍為50-1500ppm。