氯化石蜡是一类人工合成的直链烷烃氯代衍生物,其中短链氯化石蜡(SCCPs)具有环境持久性、远距离迁移性、高毒性和生物富集性,被证明是一种新型的持久性有机污染物,中链氯化石蜡(MCCPs)也被证明具有持久性和生物毒性,引起了广大学者的高度关注。多环芳烃(PAHs)是一类非有意生产的芳香烃类化合物,由于来源广泛,如汽车尾气、煤和化石燃料的燃烧等,是大气中普遍存在的有机污染物之一。本文对氯化石蜡在典型的工业园区周围和附近城市以及经济发达地区长江三角洲大气中SCCPs、MCCPs和PAHs的污染现状、时空分布、季节演变和潜在的人体健康风险开展了系统研究。本研究依托于973项目“新型持久性有机污染物的区域特征、环境风险与控制原理研究”和中国-加拿大合作项目(国家留学基金委国家建设高水平研究生项目),建立了不同环境介质中SCCPs和MCCPs的前处理方法,使用全二维气相色谱-负化学源-低分辨质谱(GC×GC-NCI-LRMS)对环境中SCCPs和MCCPs进行分析测试。全二维气相色谱采用两根色谱柱串联的方式,大大提高色谱柱对SCCPs和MCCPs各单体的分离。色谱柱程序升温速率为1.5℃/min,热喷持续时间为300ms,调制解调时间为10 s时,色谱柱的分离效果最佳,可实现SCCPs和MCCPs的完全分离,保障了后续低分辨质谱的准确定量。低分辨质谱采集方式采用选择离子监测的模式(SIM),在负化学源电离下,[M-C1]-离子为主要定量离子,[M-HC1]-离子为定性离子,进行定量计算;建立了基于氯含量和总响应因子的标准曲线,可消除由于氯含量不同导致的仪器响应差异大的影响。以典型氯化石蜡生产工厂园区周围及附近城市郑州为研究区域,研究了生产源和使用源对周围环境的影响。典型工业园区附近1～5 km范围内,树皮和松针样品中SCCPs的浓度范围分为别为114～839 ng/g干重(dw),355～530ng/gdw,MCCPs 的浓度范围分别为 161～908ng/gdw,161～317ng/gdw;郑州区域树皮和松针样品中SCCPs的浓度范围分别为125～1200ng/gdw,217～1290ng/g,MCCPs 的浓度范围分别为 103～1010 ng/gdw,147～815 ng/gdw。郑州区域SCCPs和MCCPs的浓度比本研究中工厂附近的SCCPs和MCCPs的浓度要高,此外工厂周围树皮和松针样品中SCCPs的浓度水平也低于北京城区树皮样品中SCCPs的浓度。由此可见氯化石蜡的使用相对于氯化石蜡的生产,是更严重的污染源。大多数样品中C10组分在C10-13碳数组分中含量最高,其次是C11组分。MCCPs各单体分布特征的研究发现,C14组分在C14-17碳数组分中含量最高,占比约48.7%,其次是C15组分(占比约21.6%),C16组分(占比约17.5%)和C17组分(占比约12.2%)。SCCPs和MCCPs中碳数较少的组分在SCCPs和MCCPs中挥发性更强,更容易在空气中传输和远距离传输,这也许是树皮和松针样品SCCPs各单体中C10和C11组分为主要组分,MCCPs各单体中C14为主要组分的原因。C17-8组分是SCCPs和MCCPs氯原子组分中含量最高的组分。采用主成分分析(PCA)的统计学方法,研究了工厂周围和郑州区域SCCPs和MCCPs的潜在来源,结果表明工厂周围和郑州区域内SCCPs的24种单体与MCCPs的24种单体来源于不同的污染源。使用欧盟推出的一个基于计算机编程的评价模型(European Union System for the Evaluation of Substance,EUSES 2.0)对工厂周边及郑州区域 SCCPs和MCCPs的健康风险进行评价,结果表明单一的暴露途径并没有发现该研究区域人体健康面临威胁,但是多项暴露途径的联合作用,使得该区域环境中SCCPs和MCCPs的日摄入量(53.1 μg/kg/d和123 μg/kg/d)均超过了加拿大卫生部的控制标准(10 μg/kg/d),对人体健康造成了较大的威胁。以经济发达的长江三角洲地区为研究区域,研究了大气中SCCPs和PAHs的含量水平、空间分布、季节演变和潜在的健康风险。长江三角洲地区大气中SCCPs的浓度范围为4.05 ng/m3～42.2 ng/m3,15种PAHs的范围为6.48～154 ng/m3。该区域大气中SCCPs的浓度水平在我国现有的报道中属于较低水平,但相比国际上其他国家(如英国、加拿大和挪威等)属于较高水平;大气中PAHs的含量水平在国际上属于中等水平。高浓度的SCCPs出现在城乡结合部和城市区域,高浓度的PAHs出现在城市区域。长江三角洲地区大气中SCCPs的浓度呈现夏季高于冬季的特征,其中C10、C11组分是SCCPs的主要成分,C16-7是所有氯原子组分中占比最高的组分;而大气中PAHs的平均浓度最高的出现在秋季,其次为冬季和春季,最低浓度出现在夏季。与其他研究比较得出,该研究区域大气中PAHs的含量最高,其次为SCCPs、有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs),含量最低的为多溴二苯醚(PBDEs)。大气环境中SCCPs的分布特征和氯化石蜡产品中SCCPs的分布特征看,长江三角洲地区大气中SCCPs的来源很可能是氯化石蜡42和氯化石蜡52两种商品;根据PCA分析结果和Flt/(Flt+Pyr)与 Ant/(Ant+Phe)以及 IP/(IP+BghiP)与 Ant/(Ant+Phe)的相关性分析两种源分析手段得出,长江三角洲地区大气中PAHs的污染源主要为机动车排放和煤/生物质的燃烧。此外成年人和儿童人对长江三角洲地区大气中SCCPs的暴露量,均低于世界卫生组织允许的SCCPs人体暴露的限值(100 μg/kg/d),但是儿童95%的暴露量超过加拿大卫生组部发布的SCCPs人体暴露的限值(10 μg/kg/d),可以推断出,该区域大气中SCCPs的含量水平对人体的健康风险存在一定风险。根据USEPA毒性当量因子计算得出,BaP和BbF的毒性当量已经超过我国对垃圾焚烧排放标准中对有毒有害物质多氯二苯并二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)的限值要求,同时是日本大气质量标准限值中二噁英标准的上千倍。尽管PAHs的毒性比PCDDs和PCDFs小,但是目前没有对PAHs毒性的限值,因此该节以二噁英的排放限值或质量标准做毒性分析的初步判断。由此可见,大气环境中BaP和BbF的对人体健康存在一定的风险。以加拿大多伦多地区为研究区域,研究了大气中SCCPs的含量水平、空间分布、季节演变和潜在的健康风险。多伦多地区大气中SCCPs的浓度范围为4.13 ng/m3～84.9 ng/m3,平均值为23.0 ng/m3,与我国长三角经济发达地区大气中SCCPs的浓度水平相当(4.05 ng/m3～42.2 ng/m3)。高于韩国和日本大气环境中SCCPs的浓度水平,低于我国大连地区和北京地区大气中SCCPs的浓度水平。总体上来说,C10、C11、C12和C13组分占SCCPs的浓度的比例相似,分别贡献为23.5±8.67%、23.3±4.19%,28.0±4.96%和25.2±8.12%。交通要道和工业区中C12和C13组分略高一些,分别为30.7%和28.0%,居民区和城市区域中C10、C11、C12和C13组分占SCCPs的浓度的比例相似。从氯含量角度分析,C15、Cl7和Cl6组分是主要组分。大气中SCCPs的浓度呈现工业区、交通要道区域含量>城市区域>居民区域的趋势。多伦多地区全年大气中SCCPs的浓度水平差别不大,最高浓度出现在秋季,之后为冬季,春季,最低浓度出现在夏季。成年人和儿童人对多伦多地区大气中SCCPs的暴露量的最高值均低于世界卫生组织允许的SCCPs人体暴露的限值,但是均高于加拿大卫生组部发布的SCCPs人体暴露的限值。因此该区域大气中SCCPs的含量水平存在一定的健康风险。