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西安市南郊大气PM2.5及其重金属元素污染特征研究

作　者: 张碧云
导　师: 张承中
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境工程
关键词: PM2.5 水溶性离子 重金属 气象因素 源解析
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 492次
引　用: 1次
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内容摘要


本论文于2009年12月1日至2010年11月30日在西安市南郊西安建筑科技大学环境与市政工程学院七楼楼顶采集大气细粒子PM2.5,进而对PM2.5中水溶性无机离子及重金属元素的污染特征及相关关系进行分析研究,并采用富集因子法（EF）对西安市大气PM2.5中的重金属进行来源解析,主要获得如下结论:西安市南郊大气PM2.5年均质量浓度为95.72μg/m3。PM2.5的平均质量浓度季节变化特征明显:冬季最高,夏季最低,冬季PM2.5日均质量浓度超标率100%,表明西安市冬季存在严重PM2.5污染。周内时段变化特征显示,各个季节不同时段中PM2.5平均质量较高浓度一般出现在21:00-24:00和09:00-12:00时段,呈明显双峰分布特征,而各个季节PM2.5平均最低浓度均出现在15:00-18:00时段。各季节的PM2.5平均质量浓度与风速呈负相关关系,与相对湿度呈很好的正相关关系。SO42-与SO2在夏季相关性较好,NO3-与NO2在冬季相关性较好,两者曲线间含量关系显示,NO2的转化率明显低于SO2的转化率。以冬季为代表的周内时段特征显示:SO42-、NO3-、Cl-在PM2.5中所占比例分别为13.6%、12.7%和3.8%,可见SO42-和NO3-是PM2.5中最主要的水溶性无机离子,两者在PM2.5中相对含量最高时段均在15:00-18:00,与PM2.5浓度的时段分布滞后,反映城市大气中二次气溶胶转化的滞后时效性特点。西安市年均NO3-/SO42-比值为0.50,其中冬季NO3-/SO42-均值为0.94,表明西安市大气污染已步入煤烟和机动车尾气并重的混合型污染类型。西安市PM2.5的重金属平均质量浓度差异较大,其中Pb （0.1418μg/m3）明显高于Cu、As和Cd。季节变化特征显示:Pb、Cu在冬夏季分布规律较为相似,均为冬季最高,夏季最低;相关性分析表明,Pb主要来源于NO2和SO2的共同贡献,冬季燃煤和机动车尾气对Cd影响不大;利用富集因子法对重金属来源进行解析,结果表明Pb、Cu、As、Cd均主要来自人为贡献,其中,冬季As主要来源于燃煤活动,Cd主要与工业生产有关,在PM2.5中的富集程度相当高。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 APM 概述  9
    1.1.2 PM_(2.5)的组成及来源  9-10
    1.1.3 PM_(2.5)对大气能见度和人体健康的影响  10-12
    1.1.4 有关PM_(2.5)标准  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-19
    1.2.1 PM_(2.5)污染水平研究现状  13-14
    1.2.2 PM_(2.5)中水溶性无机离子研究现状  14-16
    1.2.3 PM_(2.5)中水溶性重金属元素研究现状  16-17
    1.2.4 重金属形态分布与污染环境危害  17-19
  1.3 选题意义及研究内容  19-21
    1.3.1 选题目的和意义  19-20
    1.3.2 研究内容  20-21
2 样品采集与分析  21-31
  2.1 PM_(2.5)样品采集  21-25
    2.1.1 采样区域环境背景  21
    2.1.2 采样点及采样时间  21-23
    2.1.3 采样仪器  23-24
    2.1.4 质量控制  24-25
  2.2 水溶性无机离子分析  25-27
    2.2.1 样品前处理  25
    2.2.2 仪器与试剂  25-26
    2.2.3 分析条件与参数选择  26
    2.2.4 样品质量保证与控制  26-27
  2.3 重金属元素分析  27-31
    2.3.1 样品预处理  27-28
    2.3.2 ICP-MS 与实验条件  28-29
    2.3.3 ICP-MS 中的干扰与消除  29-30
    2.3.4 元素成分分析方法  30-31
3 PM_(2.5)污染现状分析  31-37
  3.1 样品采集与研究方案  31
    3.1.1 样品采集  31
    3.1.2 研究方案  31
  3.2 PM_(2.5)及其与国内外城市对比分析  31-33
  3.3 PM_(2.5)周内日变化特征  33-34
  3.4 PM_(2.5)与相对湿度、风速及气温的相关分析  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4 PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征  37-49
  4.1 样品采样和研究方案  37-38
    4.1.1 样品采集  37
    4.1.2 研究方案  37-38
  4.2 PM_(2.5)中水溶性无机离子季节分布特征及来源分析  38-43
    4.2.1 季节分布特征  38-41
    4.2.2 来源分析  41-43
  4.3 PM_(2.5)中水溶性无机离子周内日时段变化特征  43-45
  4.4 SO_4~(2-)和NO_3~-与其污染前驱物的相关性分析  45-47
    4.4.1 SO_4~(2-)与其污染前驱物5O_2的相关性分析  45-46
    4.4.2 NO_3~-与其污染前驱物NO_2的相关性分析  46-47
  4.5 本章小结  47-49
5 PM_(2.5)中重金属元素污染特征  49-57
  5.1 样品采样和研究方案  49-50
    5.1.1 样品采集  49
    5.1.2 研究方案  49-50
  5.2 西安市PM_(2.5)中重金属污染现状分析  50-52
  5.3 PM_(2.5)中重金属元素的季节分布特征及来源分析  52-53
  5.4 PM_(2.5)中重金属元素相关性分析  53-54
    5.4.1 Pb、Cu、As、Cd与PM_(2.5)的相关性分析  53-54
    5.4.2 Pb、Cu、As、Cd与SO_2、NO_2的相关性分析  54
  5.5 PM_(2.5)中各重金属元素来源解析  54-55
  5.6 本章小结  55-57
6 结论与展望  57-59
  6.1 结论  57-58
  6.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-68
研究生在读期间的研究成果  68

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治 > 粒状污染物
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