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重庆北碚区大气颗粒物和降水理化性质研究

作　者: 李九彬
导　师: 王建力
学　校: 西南大学
专　业: 第四纪地质学
关键词: 酸沉降 TSP和PM10 降水北碚
分类号: X16
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

重庆是中国酸沉降最严重的区域之一,最主要的酸沉降形式为大气颗粒物和酸雨。北碚是重庆市后花园,其酸沉降情况有其特殊性。为弄清楚北碚区大气颗粒物和降水的特征,从2011年4月开始在西南大学气象园内和地理科学学院楼顶分别设置大气颗粒物(TSP和PM10)及降水采集点,连续监测到2012年10月结束。通过规律采样及实验分析,弄清了北碚区大气颗粒物及降水的质量浓度、水溶性离子浓度状况及其月变化和季变化特征,进而分析了大气颗粒物和降水之间的关系,评价了研究区的环境质量状况。文章的主要结论如下：TSP和PM10的平均质量浓度为分别为180.52μg/m3和131.17μg/m3,达到空气质量二级标准。TSP和PM10的质量浓度变化呈现同步趋势,且波动较大；季节大小顺序春季>冬季>秋季>夏季,最大浓度值都出现在2012年春季,最小浓度都出现在2011年夏季；TSP中所含成分大部分为PM10,颗粒物成分较稳定,而且PM10所占比例波动小；在阴晴雨雾等天气条件下,PM10和TSP质量浓度排序皆为晴>阴>雾>雨,但PM10在TSP中所占的比例晴天和阴天小,雨天雾天大；大气颗粒物质量浓度均值达到二级标准,空气质量优良天数约占7成,但空气污染以PM10污染为主。大气颗粒物水溶性离子的pH为中性,EC和pH同步变化,TSP中的EC都大于PM10,pH都小于PM10,EC变化波动大,pH变化波动小。TSP和PM10水溶性离子中的阳离子主要是Na+和Ca2+,其中Ca2+主要分布在粗颗粒物中,Na+主要分布在细颗粒物种,阴离子中主要是SO42-和NO3-,主要分布在细颗粒物中。TSP和PM10的十种离子中,极差和标准差Ca、A1和SO42-的变异系数相对较小,说明各季节浓度变化波动小,Mg2+、K+、Na+、Cl-和NO3-变异系数较大,说明各季节浓度波动较大,PO43-F-的变异系数都很大,说明各季节浓度波动极大,尤其是PO43-呈现明显的倒“V”字形变化。大气颗粒物的水溶性离子总浓度大部分都是阴雾天大,雨天最小,单个离子浓度排序TSP和PM1O也基本相同,说明各离子浓度随天气变化一致。降水的平均EC为81.08μs/cm,一年中波动很大,降水的平均pH为5.64,一年中波动较小,酸雨频率为45.83%。Ca2+、NO3和S042-是最主要的离子。大气颗粒物对降水的酸度起到碱化作用,有助于缓解了雨水的酸化；酸沉降都属于硫酸型,不同月份ρ(NO3-)/ρ(SO42-)的变化趋势一致,但波动明显,春夏季节较大,秋冬较小。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-22
  1.1 选题背景及研究意义  10-11
    1.1.1 选题背景  10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-19
    1.2.1 大气气溶胶研究  11-12
    1.2.2 酸性降水的研究  12-14
    1.2.3 大气颗粒物质量浓度研究  14-15
    1.2.4 大气颗粒物水溶性离子浓度研究  15-17
    1.2.5 关于湿沉降理化特征的研究  17-18
    1.2.6 本区前人主要研究工作  18-19
  1.3 研究内容和技术路线  19-22
    1.3.1 研究内容  19-20
    1.3.2 技术路线  20-22
第2章研究区概况  22-24
  2.1 研究区地理位置  22
  2.2 研究区气候特点  22-24
    2.2.1 气温  22-23
    2.2.2 相对湿度和蒸发量  23
    2.2.3 降水量  23
    2.2.4 日照时数和雾日数  23-24
第3章术语界定  24-26
  3.1 酸沉降  24
  3.2 湿沉降  24
  3.3 干沉降  24
  3.4 总悬浮颗粒物  24
  3.5 颗粒物(粒径小于等于10微米)  24
  3.6 月平均  24
  3.7 季平均  24
  3.8 年平均  24-26
第4章实验概述  26-34
  4.1 干沉降采集原理及仪器  26-27
    4.1.1 样品类型  26
    4.1.2 采样原理  26
    4.1.3 采样系统  26
    4.1.4 滤膜选择及标准滤膜  26-27
    4.1.5 分析天平及称量方法  27
  4.2 干沉降采样方法  27-29
    4.2.1 采样时间  27
    4.2.2 采样地点  27
    4.2.3 采样参数设置  27
    4.2.4 采样准备  27-28
    4.2.5 采样过程  28-29
  4.3 干沉降样品处理及分析  29-30
    4.3.1 样品称重  29
    4.3.2 样品处理  29-30
    4.3.3 样品分析  30
  4.4 湿沉降样品采集与分析  30-32
    4.4.1 采样器  30
    4.4.2 采集时间  30
    4.4.3 采集地点  30-31
    4.4.4 采样准备  31
    4.4.5 采样过程  31-32
    4.4.6 样品分析  32
  4.5 数据处理与分析  32-34
    4.5.1 TSP和PM10质量浓度的计算方法  32
    4.5.2 TSP和PM10中水溶性离子浓度的计算方法  32-33
    4.5.3 数据分析  33-34
第5章大气颗粒物的质量浓度  34-40
  5.1 月变化  34-36
  5.2 季变化  36-37
  5.3 不同天气影响下的大气颗粒物浓度变化  37-38
  5.4 大气环境质量评价  38-39
  5.5 本章小结  39-40
第6章大气颗粒物的水溶性离子理化性质  40-56
  6.1 PH值和EC  40-43
    6.1.1 日变化  40-43
    6.1.2 月变化  43
  6.2 大气颗粒物水溶性离子组分  43-46
    6.2.1 阴阳离子总浓度  44-45
    6.2.2 阳离子浓度  45-46
    6.2.3 阴离子浓度  46
  6.3 不同时间尺度的离子浓度变化  46-52
    6.3.1 月变化  46-50
    6.3.2 季变化  50-52
  6.4 不同天气条件的离子浓度对比  52-53
  6.5 本章小结  53-56
第7章湿沉降理化特征  56-60
  7.1 降水的PH和EC  56-57
  7.2 降水的离子浓度  57-58
  7.3 月变化  58-59
  7.4 季节变化  59
  7.5 本章小结  59-60
第8章大气颗粒物与降水的关系  60-62
  8.1 大气颗粒物对雨水酸度的影响  60
  8.2 P(NO_3~-)/P(SO_4~(2-))的月变化和季变化  60-61
  8.3 季节变化  61
  8.4 本章小结  61-62
第9章结论与展望  62-64
  9.1 主要结论  62-63
  9.2 存在问题及解决途径  63
    9.2.1 存在的问题  63
    9.2.2 解决途径  63
  9.3 未来研究展望  63-64
参考文献  64-70
致谢  70

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