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北京城区大气颗粒物污染特性的研究

作　者: 张慧峰
导　师: 钱枫
学　校: 北京工商大学
专　业: 环境工程
关键词: 大气颗粒物质量浓度重金属形态分布
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大气颗粒物污染是当前城市大气污染的主要问题。大气颗粒物成分复杂、性质多样且危害较大,颗粒物污染越来越受到人们的关注,成为城市大气污染控制的重要研究领域。以北京城区大气颗粒物为研究对象,系统研究了大气TSP与PM₁₀的主要污染特性,包括颗粒物浓度及粒度分布、颗粒物形貌及组成特性、颗粒物中重金属元素的形态分布及其随时间和季节的分布规律。研究结果表明:北京城区大气颗粒物的质量浓度具有明显的时间和季节分布特征,大气PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀质量浓度在每天24小时呈周期性变化,最高峰值出现在20:00～21:00,最低谷值出现在5:00～6:00;通过监测大气中粒径小于20μm颗粒物,发现粒径在0.52～1.04μm之间的颗粒物无论在质量浓度还是数量浓度分布上,都占有主导地位;5月大气TSP与PM₁₀质量浓度高于6月、7月,且6月PM₁₀在TSP中的比重明显低于5月。利用扫描电子显微镜和能谱仪对颗粒物的形貌及组成特性进行分析表明,大气颗粒物主要由矿物颗粒、烟尘集合体、飞灰、生物颗粒等其它颗粒构成,其中矿物颗粒是最主要的构成颗粒;矿物颗粒主要来源于风起扬尘、道路扬尘、建筑扬尘、工业扬尘和二次大气化学反应产物;烟尘集合体主要来自于机动车尾气和燃煤;飞灰主要来自于燃煤;生物颗粒主要来自于自然植物。利用ICP-MS法对大气TSP与PM₁₀中重金属元素Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb进行分析,结果表明在冬季各种重金属元素含量普遍高于其它季节,夏季稍高于秋季;运用富集因子法对重金属元素来源进一步分析表明,颗粒物中重金属元素Cu、Zn、Cd和Pb被富集,主要来自于人为源;Cr、Ni没有被富集,主要来自于自然源。更深入的研究发现,重金属元素来源不同,其形态分布也不相同,运用改进的BCR连续提取法将颗粒物中重金属元素存在形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态;大气TSP与PM₁₀中重金属元素Cr、Ni主要以有机物结合态存在,Cu、Zn、Cd主要以酸可提取态存在,Pb主要以酸可提取态存在,其次以氧化物结合态存在;对土壤中相应重金属元素做了分析并与颗粒物对比发现,Cu、Pb在颗粒物和土壤中形态分布存在较大差别,土壤中Cu主要以残渣态存在,Pb主要以氧化物结合态存在;Cr、Ni主要以有机物结合态和残渣态存在; Zn、Cd形态分布差别较小,主要以酸可提取态存在。对大气颗粒物重金属元素的生物有效性进行评价认为, Zn、Cd的生物有效性最高,对环境的危害最大; Pb、Cu生物有效性居中;Ni、Cr的生物有效性最小,对环境危害相对较小。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-23
  1.1 研究背景  8-12
    1.1.1 大气颗粒物对环境及人体健康的影响  8-9
    1.1.2 我国城市大气颗粒物的污染现状及趋势  9-11
    1.1.3 大气颗粒物污染的复合型  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-21
    1.2.1 大气颗粒物的化学组成与来源  12-15
    1.2.2 大气颗粒物浓度的研究现状  15-16
    1.2.3 大气颗粒物重金属元素的研究现状  16-19
    1.2.4 大气颗粒物重金属元素的分析方法  19-21
  1.3 本研究的意义和内容  21-23
第二章大气颗粒物浓度及粒度分布  23-33
  2.1 实验方法  23-24
    2.1.1 静态采样法  23
    2.1.2 动态采样法  23-24
    2.1.3 采样地点  24
  2.2 数据结果与讨论  24-32
    2.2.1 大气颗粒物的浓度分布  24-28
    2.2.2 不同粒径大气颗粒物质量浓度的相关性分析  28-30
    2.2.3 大气颗粒物粒度分布  30-32
  2.3 小结  32-33
第三章大气TSP 与PM_(10)源解析  33-53
  3.1 实验方法  33-36
    3.1.1 源解析的方法及理论依据  33-34
    3.1.2 样品采集  34
    3.1.3 分析方法  34-36
  3.2 数据结果与讨论  36-51
    3.2.1 主要颗粒物形貌及来源分析  36-50
    3.2.2 不同季节大气TSP 与PM_(10) 形貌及其构成颗粒特征  50-51
  3.3 小结  51-53
第四章大气TSP 与PM_(10)重金属元素的污染特性  53-69
  4.1 实验方法  53-55
    4.1.1 重金属元素总量的测定方法  53-54
    4.1.2 重金属元素形态分布的测定方法  54-55
  4.2 数据结果与讨论  55-68
    4.2.1 大气TSP 与PM_(10) 中重金属元素的含量分析  55-60
    4.2.2 大气TSP 与PM_(10) 重金属元素形态分布的分析  60-65
    4.2.3 大气TSP 与PM_(10) 中重金属元素来源分析  65-68
  4.3 小结  68-69
第五章结论  69-70
参考文献  70-74
附录A  74-75
附录B  75-78
在学期间发表的学术论文与研究成果  78-79
致谢  79

北京城区大气颗粒物污染特性的研究

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