多环芳烃PAH）和船舶洗涤器-第一部分

归根结底，《废气清洁系统指南》要求监控的实际上不是排放气体中多环芳烃的含量，而是石油的含量。[1]回顾过去，船舶排放水中石油含量的限值其是在2009年废气清洁系统指南之前商定的。然后讨论了船舶在公海排放污水（如舱底含油污水）的石油含量限值是否应为百万分之十五，在港口等设施中应为百万分之五，或者总体上是否应更低。[2]

但是，当时讨论的问题是：如何持续监测远低于百万分之十五的含油量。在此之前，国际海事组织在水包油传感器方面的唯一经验是与含油舱底水处理系统结合使用，该系统由防止船舶污染国际公约附件 I（2003年）的一项相对较新的修正案规定。在那之前的经验并不乐观（尽管今天传感器被认为是可靠的），原因不仅仅是该水包油传感器无法监测低范围的油值。鉴于水包油传感器的前景似乎并不乐观，有人想到了使用多环芳烃传感器的想法。

为什么将多环芳烃作为石油的替代品进行监测是有道理的

多环芳烃传感器以前曾与石油钻机和饮用水储罐一起使用。众所周知，石油中含有被描述为成岩作用的多环芳烃。[3]多环芳烃筛查技术可用于石油泄漏物的指纹识别，并且由于该物质类型与多环芳烃成分之间具有统计学上的显著相关性，因此它也可以识别油性物质的类型。[4]（尽管已鉴定出大约660种母体多环芳烃化合物，但大约40种多环芳烃物质可用于这种指纹识别。[7]）因此，在经验上，可以将油和多环芳烃含量联系起来。

换句话说，多环芳烃可作为石油的替代品进行监测。这就是为什么人们将多环芳烃传感器与洗涤器一起使用的原因，因为这两者可以检测到非常低的“油”含量。

用哪一种多环芳烃来监测呢？

到目前为止都还不错。但是，仅仅是将多环芳烃含量和油含量相关联是不够的，因为多环芳烃种类太多了，无法一次性对所有种类的多环芳烃含量进行监测。

在紫外光照射和激发下，可以通过其荧光发射来识别不同种类的多环芳烃。[5] 通过多环芳烃激发波长和发射波长，结合紫外光强度，将确定被检测的多环芳烃的种类。[5]从多环芳烃的指纹数据来看，很明显萘是重燃料油中的主要成分，其次是菲，苊和芴。

既然我们要监测船舶排放水中的石油含量，那么如上文所言，监测该排放水中最重要的多环芳烃物质的含量而非监测油含量，似乎是合乎逻辑的。而多环芳烃物质中，显而易见的选择是萘。然而，事实并非如此。为什么呢？

现在，这是我个人的猜测。萘是多环芳烃物质中最轻的一种。它也很易溶于水，因此更容易降解。[3]这可能就是为什么人们选择在燃烧和降解方面更具持久性的菲作为参考监测对象的原因。但是，这种选择（我仍在这里推测）也可能与多环芳烃物质发出荧光的强度有关。高强度的荧光比低强度的荧光更容易被检测到。第三个原因可能是激发和发射之间的光谱重叠。如果此重叠太窄（类似波长），则可能会产生干扰。菲的激发波长和发射波长与萘的要远。[5] 但是，这些只是我的假设，因此，如果使用了该方法论的天才，也撰写了一篇有关于此课题的论文，那将会很有帮助。

寻找多环芳烃物质的来源

船舶发动机排出的废气，其中所含的多环芳烃物质不会都被洗涤器捕获，但大部分可以。（有关详细信息，请参阅我的下一篇博客文章。）尽管我们不知道这两个品种的分布[6]，但其含量可能既有热成因，也有岩石成因。但是，在一篇名为“通过使用多环芳烃的分子指标，对其分子特征进行源表征”的文章里，阐述了一种可以用于确定多环芳烃的起源方法。[7]

显然，菲与蒽的比率是排放水中油含量的来源或起源的可靠指标。[8]菲在热力学上非常稳定，而蒽不是。[7]因此，将废水中的比例与典型的燃料比例进行比较，可以看出多环芳烃的含量是代表燃烧的多环芳烃化合物（热成因），还是代表燃料油中的多环芳烃化合物（岩石成因）。

如果我们查看冲洗水采样活动的可用数据，例如CSA 2020冲洗水研究，[9]并且如果我们根据99.7％的平均值（256个样本）查看P0 / A0比率，则得出P0 / A0比率为20。这表明废气中的多环芳烃含量是具有成岩作用的。换句话说，我们在排放水中看到的多环芳烃化合物代表未燃烧的燃油。这加强了以下论点：我们需要在废气清洁系统排放的水中检测石油，而不是将多环芳烃含量作为孤立的物质进行检测来代表排放水中油的含量。

为什么检测结果与推测结果不符？

既然我们已经建立了监测菲在船舶排水中的含量代指其中油含量的逻辑，并且油含量确实是要监测的物质，那么还有一个问题仍待解决。为什么多环芳烃菲等效传感器的读数与实验室使用气相色谱-质谱法（GC-MS）对水样中的菲进行分析的结果不同，到底哪一种方法被认为是最精确的测量方法？

这个问题的答案具有交叉敏感性。其一，可能是由于光谱波段重叠[5]，[10]引起的（除了菲以外的其他多环芳烃物质被当做菲被检测到），其二，可能是由于海洋环境中已经存在的有机和/或生物物质的“污染”引起的。[5]，[10]

气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）需要在检测之前提取和清理样品，这对于在船上连续监控是不可能的。人们只能接受这样一个事实，即现场持续监测所得数据永远不会与实验室分析数据一致。 这两者所用的方法没有可比性。此外，人们还需要接受的是，多环芳烃菲等效测定值是类菲含量的一种表达，因此多环芳烃传感器总是会高估实际的菲含量，从而高估了油含量。

最后，我们需要认识到菲的测量实际上是油的测量。多环芳烃菲传感器将永远无法提供废气清洁系统对一般多环芳烃污染的信息。该传感器不适用于此目的。

观看第二部分

在我的下一篇博客文章中，我将仔细考虑多环芳烃作为海洋环境中的一种物质的含量。现在，我可以说，科学家们在有关多环芳烃的影响、毒性效应或积累方面的结论上并不一致。我不是海洋生物学专家，但令我惊讶的是，他们的结论可能是基于采用一些特定的多环芳烃物质在实验室的微环境下进行实验和测试所得出的。

我希望您能查阅并研读这些相关的记录。