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哈尔滨市采暖期大气颗粒物组分源解析

作　者: 王文帅
导　师: 王琨
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: TSP PM10 PM2.5 CMB 源解析
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

大气颗粒物性状、化学组成复杂,来源多样,其浓度上升、组分构成与疾病的发病率、死亡率尤其是呼吸系统疾病及心肺疾病关系密切,并因为对光的吸收、散射或反射作用等不同效应,对气候产生直接或间接的影响,是大气环境中危害最大的污染物之一。大气颗粒物的产生和变化趋势受当地自然条件影响较大,颗粒物污染具有明显地域性特征。因此,颗粒物污染防治,首先要对当地颗粒物进行基本性状及来源分析,以制定有效措施。颗粒物研究的最终目的是有效防治颗粒物的污染,减少污染对人体健康及环境安全的危害。本研究在2008年8月至2009年5月期间,在哈尔滨市定点例行采样和密集采样,采集颗粒物类别为:TSP、PM10、PM2.5。对TSP、PM10、PM2.5进行质量浓度、无机元素、水溶性离子、碳成分分析,研究哈尔滨颗粒物污染特征。根据组分分析结果,以富集因子法定性判别哈市颗粒物污染源,再运用CMB模型,定量得到哈市颗粒物污染源类别及分担率。TSP、PM10、PM2.5的质量浓度分析结果表明,哈市颗粒物质量浓度采暖期明显高于非采暖期,最大值出现在一月,除人为污染外,逆温等天气现象也是污染如此严重的重要原因。09年2月颗粒物浓度出现非常态下降,原因是大冬会期间为保障空气质量达标,政府采取了一系列临时性大气污染防治措施,3、4月颗粒物浓度再次上升。PM2.5浓度无法达到国际标准,我国PM2.5质量控制标准的拟定需要切实考虑现实国情。对颗粒物的组分分析表明,TSP、PM10、PM2.5主要的无机组成元素是Al、Ca、Fe、S、Si,K、Na、Mg,约占所测元素质量总和的90～94%。其中除S为污染元素外,其它均为地壳中含量丰富的元素。Ca、K、Mg、S、Pb、Zn含量采暖期高于非采暖期。K、Na、S、Mn、Pb、Ti、Zn在PM2.5中相对含量较高,易富集于<2.5 m的细颗粒中,其污染来源属于源解析来源基础。在七种检测离子中,SO42-、NO3-、NH4+浓度最高,在采样期的平均浓度分别为10.3 g·m-3、5.8 g·m-3、8.2 g·m-3。Ca2+易于富集于>2.5 m的颗粒中,SO42-和NH4+却在PM2.5中相对含量高,相关性分析推测大气颗粒物中的SO42-成分主要以硫酸铵盐的形式存在。碳成分分析的结果表明,EC比OC容易富集在>2.5 m的颗粒中富集。以地壳为参考源,Fe为参考元素,通过富集因子法确定得出富集元素为As、Cd、Cr、Cu、Pb、S、Zn。根据富集因子结论及颗粒物组分分析,寻找可能污染源,采用CMB模型确定了哈尔滨市采暖期颗粒物污染源为,PM10:扬尘(37%)>农废燃烧(23%)>交通(13%)>硫酸盐衍生性气胶(10%)>煤烟尘(9%)>都市焚化(2%);PM2.5:农废燃烧(29%)>扬尘(23%)>硫酸盐衍生性气胶(15%)>煤烟尘(13%)>交通(11%)>都市焚化(5%)。哈市颗粒物源解析结果,为有效防治颗粒物污染提供了可靠的科学依据。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-24
  1.1 大气颗粒物研究概述  10-14
    1.1.1 大气颗粒物的表征研究  10-12
    1.1.2 大气颗粒物对气候的影响  12-13
    1.1.3 大气颗粒物对人体的健康危害  13-14
  1.2 大气颗粒物源解析方法  14-20
    1.2.1 大气颗粒物的来源  14-15
    1.2.2 颗粒物源解析技术  15-20
  1.3 研究区域概况  20-21
    1.3.1 哈尔滨市自然地理概况  20
    1.3.2 哈尔滨市大气污染现状  20-21
  1.4 课题研究意义和内容  21-24
    1.4.1 课题研究意义和目的  21-22
    1.4.2 研究内容  22-24
第2章研究方法  24-30
  2.1 样品采集  24-25
    2.1.1 采样滤膜  24
    2.1.2 采样仪器  24
    2.1.3 采样时间和地点  24-25
  2.2 样品分析  25-30
    2.2.1 实验仪器  25
    2.2.2 质量浓度分析  25-27
    2.2.3 无机元素分析  27
    2.2.4 水溶性离子成分分析  27-28
    2.2.5 碳成分分析  28
    2.2.6 分析方法的质量保证  28-30
第3章大气颗粒物的质量浓度特征  30-36
  3.1 颗粒物时间变化特征  32-34
  3.2 颗粒物粒径分布特征  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章哈尔滨市大气颗粒物组分特征  36-47
  4.1 无机元素特征分析  36-41
    4.1.1 无机元素基本浓度特征  38
    4.1.2 无机元素时间变化特征  38-40
    4.1.3 无机元素的粒径分布特征  40-41
  4.2 水溶性离子分析  41-43
    4.2.1 水溶性离子时间分布  41-42
    4.2.2 水溶性离子的粒径分布  42-43
    4.2.3 可溶性离子的相关性分析  43
  4.3 碳成分分析  43-45
  4.4 本章小结  45-47
第5章哈尔滨市大气颗粒物来源分析  47-54
  5.1 富集因子法  47-49
    5.1.1 无机元素富集因子基本分析  47-48
    5.1.2 无机元素富集因子的时间分布特征  48-49
    5.1.3 无机元素富集因子的粒径分布特征  49
  5.2 化学质量平衡法(CMB)  49-52
    5.2.1 颗粒物污染源解析结果  51-52
    5.2.2 建议  52
  5.3 本章小结  52-54
结论  54-56
参考文献  56-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-62
致谢  62

哈尔滨市采暖期大气颗粒物组分源解析

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