PM2.5中砷的形态特征、转化机制及其可能的健康效应

Arsenic and its compounds had been recognized as carcinogen and toxic substance for human being universally. The toxicity and environmental transformation of arsenic were significantly different with different speciation. Due to the coal-based energy structure, arsenic pollution in aerosol of China is more and more serious. However, few researches had involved arsenic speciation of aerosol in China. This study will collect PM2.5 samples from typical areas of Xi'an for two years, which will represent residential area, traffic, metallurgical industrial, and coal burning power plant. As(V), As(III), MMA, and DMA in PM2.5 will be determined by HPLC-ICP-MS, to clarify the characteristics of arsenic speciation. Seasonal and spacial distribution and source apportionment will be investigated. PM2.5 samples will also be characterised by some other metal elements, ions, and organic carbon to discussed transformation mechanism of arsenic speciation in aerosol. Meteorological condition will be considered meanwhile. The impact of arsenic on public health will be evaluated. This work will lay a foundation for controlling atmospheric As pollution and safeguard public health.

砷(As)及砷化物是被公认的人类已确定的致癌物和有毒物。不同化学形态的As，对人体的毒性及其在环境中的迁移转化有显著差异。由于以燃煤为主的能源结构特征，我国大气气溶胶中的As污染日渐严重，然而，国内的研究还很少涉及气溶胶中As的化学形态。本研究拟以西安为代表，在城市居民区、交通要道、冶金工业及燃煤电厂等典型区域设立PM2.5采样点，开展两年的连续观测。采用高效液相色谱-等离子体质谱联用技术（HPLC-ICP-MS）分析PM2.5中的砷酸盐(As(V))、亚砷酸盐(As(III))、一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)含量，阐明城市气溶胶中As的化学形态特征，揭示不同砷化合物的时空分布规律及主要来源，再结合PM2.5中其他金属元素、离子、有机碳等组分及气象因素等的变化特征，探讨PM2.5中砷化合物的化学转化机制，评估大气砷污染对公众健康的重要影响。为控制大气砷污染、保障人民健康奠定基础。

砷(As)及砷化物是被公认的人类已确定的致癌物和有毒物。不同化学形态的 As，对人体的毒性及其在环境中的迁移转化有显著差异。由于以燃煤为主的能源结构特征，我国大气气溶胶中的As 污染日渐严重，然而，国内的研究还很少涉及气溶胶中As 的化学形态。本研究以西安为代表，探讨了城市PM2.5中砷的污染现状及变化特征，并在冬季重污染期间，在全国7大典型城市开展同步观测，采用高效液相色谱-等离子体质谱联用技术（HPLC-ICP-MS）分析PM2.5 中的砷酸盐(As(V))、亚砷酸盐(As(III))、一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)含量，阐明城市气溶胶中 As的化学形态特征，再结合PM2.5 中其他金属元素、离子、有机碳等组分及气象因素等的变化特征，揭示了不同砷化合物的时空分布规律及主要来源，评估了大气砷污染对公众健康的重要影响。.本研究的主要结论如下：.1.2006至2010年间，As的均值为32.8±26.5ng/m3，年均浓度分别为45.4±33.9 ng/m3、 36.3±23.9 ng/m3、21.8±12.4 ng/m3及28.0±25.4 ng/m3，是我国最新修订的《环境空气质量标准》中砷的参考值：年均0.006μg/m3的3.5-7.5倍，显著超标。西安市PM2.5中砷污染水平很高。 .2.无机砷（As（III）和As（V））是砷在PM2.5中的主要形态。其中As（III）的浓度为1.8±2.4 ng/m3；As（V）的浓度为18.9±16.22 ng/m3。从As（III）和As（V）的浓度和比值在我国主要城市空间分布特征可知，燃煤、机动车、生物质燃烧都是As的重要来源，且直接排放的颗粒毒性远高于长距离输送老化后的颗粒。.3.西安PM2.5中砷的年均致癌风险ECR（10-6）约为141.0，在冬季重霾污染期间，日均致癌风险最高可达231.8（北京），具有非常重要的健康风险。横向对比7个主要城市，太原、西安的风险最高，冬季平均ECR（10-6）分别为139.3和109.2；北京、广州、香港、上海风险水平相当，ECR（10-6）为43.9~68.8；厦门风险最低，ECR（10-6）为28.4。