太原市釆暖期大气碳颗粒物组成及污染特征研究

【摘要】：随着城市灰霾现象的频繁发生,大气细颗粒物PM2.5越来越引起政府及民众的关注。太原市是我国PM2.5污染水平最高的城市,尤其是在冬季,燃煤取暖使颗粒物污染更加严峻。本研究选择太原市中心区域——迎泽大桥附近某地楼顶为采样点,采集了2009、2011、2012和2013年太原市采暖期大气PM2.5样品,分析其中的多环芳烃(PAHs)、有机碳(OC)和元素碳(EC),揭示其浓度水平和变化规律,并探讨其健康危害和污染来源。该结果有助于了解太原市近年来PM2.5碳质颗粒的环境、健康危害及其来源,为预防和控制当地大气碳颗粒物污染提供科学依据。主要结论如下:1.2009、2011、2012和2013年太原市采暖期PM2.5的日均浓度水平分别为268.7μg/m3、167.3μg/m3、218.5μg/m3和181.4μg/m3;PM2.5中16种PAHs的平均浓度水平分别为826.2 ng/m3、915.7 ng/m3、658.3 ng/m3和420.8 ng/m3;OC浓度的平均值分别为53.0μg/m3、41.6μg/m3、41.8μg/m3和30.0μg/m3,EC浓度的平均值分别为21.0μg/m3、6.5μg/m3、15.8μg/m3和6.1μg/m3。整个采样年间,PM2.5、PAHs及OC、EC浓度水平均呈下降趋势,这可能与近年来太原市削减污染源,推广集中供暖等措施有关。与国内外其他城市相比处于较高水平。2.采样的四个年度中,PAHs浓度最高的单体均为荧蒽(Fla)、其次是芘(Pyr)、菲(Phe)、屈(Chr),且在环数分布上均以中环为主,燃煤特征明显。以苯并(a)芘(BaP)为参照对象的毒性当量浓度(BaPeq)在2009、2011、2012和2013年分别为42.7 ng/m3、87.8 ng/m3、36.2 ng/m3和41.1 ng/m3,均高于我国和WHO对BaP的规定值(2.5 ng/m3和1 ng/m3),对人体健康存在潜在危害。特征比值法及主成分分析法综合显示近年来太原市采暖期PAHs主要来源于燃煤、动车尾气和生物质燃烧,同时存在一定的炼焦排放和石油源。3.四个年度中,PM2.5中OC与EC相关性均较为显著,表明近几年太原市采暖期OC与EC有较为相近的一次污染来源,但也存在二次有机碳(SOC)的污染。主成分分析法表明四个采样年度PM2.5中OC、EC主要来源于燃煤、生物质燃烧以及机动车尾气。2013年由于太原市城市建设,道路扬尘来源突显。4.各污染指标与气象因素的相关性分析发现,温度、相对湿度、风速等气象因素可在一定程度上影响大气中PM2.5及其碳组分的污染水平。温度越高,大气垂直方向对流越强,促进污染物的稀释扩散;同时,温度还会影响PAHs的气粒两相分配。风速越大,越有利于污染物在水平方向的稀释扩散,区域污染物浓度降低。相对湿度增加会引起颗粒物的吸湿增重,并增强颗粒物吸收有机物的能力,污染物质量浓度升高。而PM2.5及其化学组分浓度与大气能见度的相关性分析发现,PM2.5和其碳组分浓度的升高往往伴随着大气能见度的降低,这与颗粒物及其化学组分对太阳光的吸收和散射作用有关,也是引起雾霾发生的重要机制之一。 【关键词】：太原 PM2.5 多环芳烃 有机碳 元素碳
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X513
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 大气颗粒物概述10-12
• 1.1.1 大气细颗粒物PM_2.510
• 1.1.2 颗粒物的组成10-11
• 1.1.3 颗粒物的环境效应11-12
• 1.2 PM_2.5 污染研究现状12-21
• 1.2.1 PM_2.5 质量浓度研究现状12-13
• 1.2.2 多环芳烃研究现状13-19
• 1.2.3 含碳组分研究现状19-21
• 1.3 研究目的及意义21-22
• 1.4 研究内容22
• 1.5 本文创新之处22-24
• 第二章 样品采集与样品分析24-28
• 2.1 研究区域概况24
• 2.2 样品采集24-25
• 2.3 样品的分析25-27
• 2.3.1 PM_2.5 质量浓度分析25
• 2.3.2 PAHs分析25-26
• 2.3.3 OC与EC分析26-27
• 2.4 质量保证与质量控制27-28
• 第三章 PM_2.5 特征分析28-32
• 3.1 PM_2.5 浓度水平28-29
• 3.2 PM_2.5 污染特征29
• 3.3 气象条件对PM_2.5 的影响29-32
• 第四章 PAHs特征分析32-44
• 4.1 PAHs污染水平32-35
• 4.2 PAHs污染特征35-36
• 4.3 气象条件对PAHs的影响36-38
• 4.4 PAHs毒性评价38-39
• 4.5 PAHs来源解析39-44
• 4.5.1 特征比值法39-40
• 4.5.2 主成分分析法40-44
• 第五章 OC、EC特征分析44-52
• 5.1 OC和EC质量浓度特征44-45
• 5.2 OC和EC污染特征45-48
• 5.2.1 OC与EC的相关性45-46
• 5.2.2 二次有机碳（SOC）的估算46-48
• 5.3 气象条件对OC与EC的影响48-49
• 5.4 OC、EC来源解析49-52
• 第六章 结论与展望52-54
• 6.1 结论52-53
• 6.2 展望53-54
• 参考文献54-64
• 致谢64-66
• 攻读学位期间发表的学术论文目录66-67

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