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郑州市大气颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)的特性研究

作　者: 吴瑞杰
导　师: 张瑞芹
学　校: 郑州大学
专　业: 环境科学
关键词: PM2.5 PM10 水溶性离子有机碳元素碳多环芳烃
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 2次
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内容摘要

随着我国城市化和工业化的快速发展,化石燃料的消耗不断增长,导致大气环境质量日益恶化,已经严重威胁到人类健康。大气颗粒物作为大气污染的重要组成部分,其对人体健康的危害已经被流行病学研究证实,颗粒物对人体健康的危害程度与颗粒物的动力学粒径、化学组成及排放源的类别有关。本研究利用四通道采样器(TH-16A),2009年10月-2010年8月在郑州市区；利用大流量采样器(TE-6070D),2010年1月-2010年11月在郑州郊区,对颗粒物PM2.5和PM10进行采样,分析它们的质量浓度变化规律。市区采集的样品进行水溶性离子(Dionex ICS-90离子色谱)、元素碳和有机碳(Sunset Laboratory Inc碳分析仪)组分分析；郊区采集的PM25样品进行水溶性离子、元素碳和有机碳、多环芳烃(Agilent 7890A/5975C GC-MS)组分分析。郑州市区的监测结果显示,PM25和PMlo的质量浓度均呈现显著的季节变化,秋季最高、冬季次之、春季和夏季较低,二者质量浓度的变化存在好的相关性(R2=0.86)。共54组样品中PM2.5质量浓度超标率达100%；PMlo质量浓度超标率达59%。S042-、NO3-和NH4+是颗粒物中浓度最高的三种水溶性离子,占PM2.5和PMlo总质量的43.6%和35.6%。大部分水溶性离子主要存在在细颗粒中,尤其是二次离子SO42-、NO3-和NH4+,而Ca2+和Mg2+则主要存在粗颗粒PM2.5-10中。NH4+与NO3-、NH4+与SO42-、NO3-与SO42-均有较好的相关性(PM2.5中分别为0.841、0.909、0.730；PMlo中分别为0.872、0.905、0.799),说明郑州市区大气颗粒物中二次离子主要以NH4NO3和(NH4)2SO4的形式存在；Ca2+与Mg2+、K+与Cl-也有很好的相关性。对颗粒物pH值测定显示颗粒物呈酸性。OC(有机碳)和EC(元素碳)都主要分布在细粒子中；OC与EC的相关性呈现季节变化,即夏季最好,春季最差,说明夏季OC和EC来源于同一类污染源,春季污染源的来源较多；PM2.5和PM10中OC/EC的均值分别为6.86和6.02,这说明郑州市区大气颗粒物存在严重的二次污染。郑州市郊区的监测结果与市区呈现一定的相似性,49组样品中PM2.5超标率达100%；PM10超标率达77%；二者质量浓度的相关性也很好(R2=0.90)。二次离子SO42-、NO3和NH4+占PM2.5总质量的40.27%,三者之间相关性很好,说明它们有共同的来源；另外,K+、Cl-和F-有较好的相关性,可能它们来自于共同的燃烧源；Mg2+和Ca2+的相关性也较好,可能二者多来自于土壤扬尘和建筑尘。OC和EC的相关性夏季最好,冬季相关性较市区差,可能与附近居民冬季燃煤取暖有关；OC/EC均值为6.74,这说明郑州郊区大气也存在严重的二次污染。PM2.5中PAHs(多环芳烃)的质量浓度冬季远高于其他季节,这与我国北方许多城市的研究结果一致；4-6元环的PAHs在PM2.5中含量较高,占PAHs总质量的59.70%；具有高度致癌性的苯并[a]芘的浓度冬季达到17.44ng/m3,高于国家标准10ng/m3,构成对人体健康的威胁；采用不同比值对PAHs的污染源进行识别,显示郑州郊区PM2.5中PAHs的来源主要是燃煤和机动车混合污染。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 引言  10-24
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 国内外研究进展  12-22
  1.3 研究意义及内容  22-24
2 实验方法  24-36
  2.1 样品采集  24-26
    2.1.1 采样仪器  24-25
    2.1.2 采样及其质量控制和质量保证  25-26
  2.2 水溶性离子分析方法  26-29
    2.2.1 分析仪器及方法  26-28
    2.2.2 质量控制和质量保证  28-29
  2.3 元素碳和有机碳分析方法  29-31
    2.3.1 分析仪器及方法  29-30
    2.3.2 质量控制和质量保证  30-31
  2.4 多环芳烃分析方法  31-36
    2.4.1 分析仪器及方法  31-34
    2.4.2 质量控制和质量保证  34-36
3 结果与讨论  36-66
  3.1 郑州市市区大气颗粒物研究  36-52
    3.1.1 颗粒物质量浓度  36-39
    3.1.2 颗粒物中的水溶性离子  39-49
    3.1.3 颗粒物中的元素碳和有机碳  49-52
  3.2 郑州市郊区大气颗粒物研究  52-66
    3.2.1 颗粒物质量浓度  52-55
    3.2.2 颗粒物中的水溶性离子  55-58
    3.2.3 颗粒物中的元素碳和有机碳  58-60
    3.2.4 颗粒物中的多环芳烃  60-66
4 结论与展望  66-69
  4.1 结论  66-67
  4.2 本论文创新点  67-68
  4.3 下一步研究展望  68-69
参考文献  69-76
攻读硕士期间参加的研究课题和研究成果  76-77
致谢  77

郑州市大气颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)的特性研究

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