多環(huán)芳烴化合物在 O3 輻射下的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

• 評(píng)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(gè)月。
• 在低相對(duì)濕度 (RH) 下，多環(huán)芳烴會(huì)發(fā)生一些降解。
• 大多數(shù) PAC 在 50% RH 下暴露于 O3 時(shí)是穩(wěn)定的。
• PUF 圓盤采樣器經(jīng)驗(yàn)證可用于在典型條件下測(cè)量空氣中的 PAC。

        在流管中研究了暴露于 O3 時(shí)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(píng)估了范圍廣泛的 PAC，該 O3 的濃度相當(dāng)于暴露兩個(gè)月，這是這些被動(dòng)空氣采樣器的典型部署期。應(yīng)用 0% 和 50% 相對(duì)濕度 (RH) 的環(huán)境濃度 O3 (~50 ppb)。在 0% RH 下，68 個(gè) PAC 中有 23 個(gè)在暴露后損失超過 50%。苝和 9,10-二甲基蒽分別是反應(yīng)性很強(qiáng)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(shí)是穩(wěn)定的（PACexposed/PACunexposed > 0.7）。平均損失百分比為 17%，68 個(gè) PAC 中只有 7 個(gè)損失超過 50%。一般來說，除了反應(yīng)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(yīng)性在較高的 RH 下降低。本研究中的實(shí)驗(yàn)條件代表了吸附到 PUF 上的 PAC 穩(wěn)定性的很壞情況。實(shí)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(guān)，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(gè)月的暴露，我們預(yù)計(jì)使用 PUF 盤式被動(dòng)采樣器測(cè)量空氣中 PAC 總濃度的誤差很小。

      本研究的目的是評(píng)估與 PUF 盤相關(guān)的 PAC 在 O3 暴露時(shí)的穩(wěn)定性。研究的 PACs 包括許多烷基化 PACs，它們對(duì) O3 的反應(yīng)很少被報(bào)道。流管反應(yīng)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(shí)間大約相當(dāng)于將 PUF 暴露于環(huán)境 O3 濃度（~50 ppb）兩個(gè)月，這是這些被動(dòng)式的典型部署期。取樣器。據(jù)我們所知，這是第一個(gè)評(píng)估 PUF 型被動(dòng)空氣采樣器中 PAC 穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)室研究。這項(xiàng)研究的結(jié)果不僅與使用 PUF 和其他基質(zhì)的被動(dòng)空氣采樣相關(guān)，而且與主動(dòng)空氣采樣研究相關(guān)，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(gè)輸送的氣流組成進(jìn)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(cè)(Model 205, 2B Technologies, CO)。一個(gè)探針被用來測(cè)量流管室中混合物的相對(duì)濕度 (RH)。這PUF 暴露約 4.5 小時(shí)，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(jìn)行。在這兩種情況下，總 O3 濃度大約相當(dāng)于將 PUF 暴露在兩個(gè)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(shí)測(cè)試背景污染。結(jié)果表明，有流量管系統(tǒng)中沒有明顯的 PAC 污染或?qū)嶒?yàn)室。

        結(jié)果表明被動(dòng) PUF 圓盤采樣器能夠準(zhǔn)確反映空氣中的 PAC 濃度；然而，反應(yīng)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(yīng)謹(jǐn)慎解釋。盡管已經(jīng)表明 O3 是顆粒結(jié)合 PAC 異相反應(yīng)的有效氧化劑（Jariyasopit 等，2014），但還應(yīng)注意的是，在現(xiàn)實(shí)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(huì)使與 PUF 盤相關(guān)的 PAC 的降解反應(yīng)復(fù)雜化。此外，這些實(shí)驗(yàn)基于非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與 O3 濃度呈線性的假設(shè)。在環(huán)境條件下可能會(huì)偏離線性。將來，進(jìn)行類似的研究以評(píng)估使用 PUF 圓盤采樣器經(jīng)常收集的其他優(yōu)先化學(xué)品的穩(wěn)定性，并考慮不同濃度和暴露時(shí)間下的不同氧化劑類型將是有用的。

       該實(shí)驗(yàn)在國(guó)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。