以松针为被动采样器研究报告石河子市区多环芳烃分布.doc

- PAGE .-- 本科生毕业设计（论文）题目名称 以松针为被动采样器 研究石河子市区多环芳烃的分布 总计 毕业设计（论文） 页 表格 9表 插图 12幅 一、前言 1.1多环芳烃的危害及产生、迁移、转化规律 1.2松针作为被动采样器(生物指示器)的原因 本研究采用松针采集聚苯乙烯燃烧产生的多环芳烃，是因为松针有其独特的生理结构。松针表面具有气孔结构，覆盖有蜡脂类物质（长链脂肪脂、醇类、取代酚类等）。松针可以作为一种天然的“被动采样器”， 1. 萘 Nap 2. 二氢苊 Acy 3. 苊 Ace 4. 芴 Fle 5. 菲 Phe 6. 蒽 Ant 7. 荧蒽 Fla 8. 芘 Pyr 9. 苯并[a]蒽 BaA 10. Chr 11. 苯并[b]荧蒽 BbF 12. 苯并[k]荧蒽 BkF 13. 苯并[a]芘 BaP 14. 茚并[1,2,3-cd]芘IcP 15. 二苯并[a,h]蒽 DaA 16. 苯并[g,h,i]芘 BgP 图1被美国环保局列为优先污染物的16种PAHs的分子结构。 用于富集空气中的持久性有机污染物（POPs）。而这种被动采样器的采样材料--松针表面物质，则是这种“被动采样器”的核心，是用来富集空气中POPs类污染物的有机物质。 所谓被动采样器是指相对于主动采样器而言。目前，采集空气中的POPs类污染物多使用大流量空气采样器。大流量采样器是一种主动采样器。所谓主动采样，就是利用外加动力（如泵）把空气吸入采样器，然后目标物被采样材料所吸附或吸收。主动采样器虽然具有优点，但不足之处也很明显：（1）大流量采样器的价格比较昂贵，采样器自身体积较大，采样前还需要繁琐的校正，导致采样成本较高；（2）采样需要持续稳定的动力支持，使其不适合在野外采样，尤其不适合大范围多点同时采样；（3）由于需要采集大量的空气样品才能使痕量的目标化合物的浓度达到仪器检测限，采样设备往往要连续运行几十小时，不易管理。由于采样时间的偏长，还会使采样材料上所吸附/吸收的目标物质流失，导致分析结果的严重偏差。诸多不足之处都限制了主动采样器的广泛使用。 被动采样是一种新的采样技术。所谓被动采样，就是目标污染物主要借助扩散过程，不依靠外加动力，被吸附或吸收到采样材料上。松针就是一种可采集空气中POPs类污染物的典型天然被动采样器。被动采样器除了具有主动采样器的重复性好、区分性（区分不同地点的环境质量）好的优点外，还具有价格低廉、采样方便、不需外加动力、适合于野外采样的优点。被动采样器既可以应用于大尺度大气质量研究，也可以应用于小尺度的环境空气质量监测。20世纪90年代以来，在北美和欧洲，不乏有一些应用松针作为“被动采样器”研究空气中的有机氯农药、多环芳烃（PAHs）、多氯代二苯并二噁英/呋喃（PCDD/Fs）、多氯联苯（PCBs）和取代苯酚的实例。此外，也有研究者用苔藓、树皮、干草等作为大气被动采样器。这些天然被动采样器都有一个共同的特点，即：从空气中摄入POPs类污染物，植物体表面覆有蜡脂类物质（混合物或者说是组合采样材料），具有气孔结构或其他疏松多孔的结构。 为什么松针可作为被动采样器呢？通常，植物叶片可以通过多种途径来摄取POPs，包括：（1）大气及大气颗粒物中的POPs通过扩散和沉降作用抵达植物叶面，然后被叶面上的蜡脂类物质吸附或通过气孔吸收；（2）通过植物的根系从土壤摄取，然后通过植物的木质部迁移至各个部位。植物摄取POPs的途径取决于污染物的理化性质、土壤的性质和植物的种属。几乎所有的POPs都是疏水性特别强的有机污染物，所以空气是其主要的摄取途径，根际吸收的作用则非常有限。在松针的表面覆盖有蜡脂类物质（长链脂肪烃、醇类、取代酚类等），它们可以吸收和富集空气中的POPs。此外，松针表皮中的角质类物质也可以起到脂类的作用。由于和大气长期接触，松针可以作为一种天然的“被动采样器”，用于指示POPs在空气中的污染状况，故也被人们称为生物指示器。 但是，利用植物的叶子作为被动采样器，其不足之处也很明显。以松针为例，松树的种属、树龄、生长季节的不同，均可以导致监测结果大相径庭。由于不同树种的松针含脂量和含水量不同，对污染物的富集能力也不同。在实际研究工作中，又很难在一个比较大的监测区域内找到同一种松树。这些因素也在一定程度上限制了天然被动采样器的广泛应用。 二、文献综述 2.1 多环芳烃的提取方法 2.2 多环芳烃的分析方法 2.2.1气相色谱-质谱联用(GC-MS) 2.3 模式判别概念及其原理、方法综述 2.3.1模式判别的概念 2.3.2模式判别的原理方法 2.3.2.1 主成分分析 在很多研究中，为了全面系统地分析问题，都尽可能完整的搜集信息，对每个观测对象往往需