贵州典型燃煤电厂周边不同粒径大气颗粒物中汞形态的时空分布特征
发布时间：2020-08-28 07:03
【摘要】：汞作为一种毒性极强的痕量重金属污染物,它广泛存在于大气、陆地、水体和海洋生态系统中,对人类的健康和生态系统安全构成了很大的威胁。我国的燃煤单位是重要的大气汞排放源,占我国人为源大气汞排放量的47%,其中,燃煤电厂消耗量占到了煤炭消耗总量的一半,成为汞最大排放源之一。本文选取贵州省毕节地区金沙县黔北发电厂作为研究对象,对周边不同方位和距离的5个采样点进行不同粒径大气颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5))样品的采集,使用冷原子荧光汞分析仪对大气颗粒物中总汞及其ExPM(可交换态汞)、HPM(酸溶态汞)、EPM(元素汞)、RPM(惰性汞)4种形态汞的浓度进行测定,分析了大气颗粒物污染水平与特征、大气颗粒物中总汞及其形态汞的时空分布特征,并探讨大气颗粒物中形态汞的粒径分布及占比,以期为深入开展燃煤电厂大气颗粒物中汞的研究提供基础数据,对区域环境汞污染预防和控制具有重要意义。主要研究结果如下:(1)采样期间,研究区TSP、PM_(10)、PM_(2.5)的质量浓度变化范围分别为53.28~405.32μg/m~3、40.30~341.39μg/m~3、37.26~206.41μg/m~3,平均值分别为156.50±63.53μg/m~3、103.08±43.46μg/m~3和82.53±30.95μg/m~3;超标率分别为15%、39%、70%,大气颗粒物污染程度呈PM_(2.5)PM_(10)TSP。时空分布显示,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)平均质量浓度呈现出冬季和秋季高于春季和夏季;TSP、PM_(10)、PM_(2.5)浓度空间分布整体呈上风向低于下风向,主导风向高于非主导风向,受燃煤电厂、当地风向和采样点位置影响较大。(2)TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中总汞的年均体积浓度范围分别为171.15~324.40pg/m~3、97.46~233.30pg/m~3、91.37~183.39pg/m~3,平均值分别为262.39±59.82pg/m~3、190.27±57.31pg/m~3、139.85±33.50pg/m~3;年均质量浓度范围分别为0.90~1.99μg/g、1.04~2.25μg/g、1.16~2.62μg/g,平均值分别为1.42±0.43μg/g、1.81±0.49μg/g、2.11±0.59μg/g,表明大气颗粒物中总汞的体积浓度呈TSPPM_(10)PM_(2.5),较国内国外一些城市较高,且高于背景点浓度,说明研究区已受到汞污染。汞在大气颗粒物中的PM_(2.5)/PM_(10)和PM_(10)/TSP平均比值范围分别为35.41%~99.64%、48.11%~99.80%;PM_(2.5)/PM_(10)和PM_(10)/TSP平均比值范围分别为55.74%~95.67%、46.70%~88.46%,表明汞更易富集在PM_(2.5)中。时空分布显示,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中总汞的体积浓度在冬季和秋季明显高于春季和夏季,这与当地风向、气象因素、采样点位置、锅炉运行情况有关;TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中总汞的体积浓度空间分布整体呈现出与大气颗粒物相似的规律。(3)利用化学连续浸提法对大气颗粒物中不同形态汞进行提取,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中ExPM、HPM、EPM、RPM的浓度与国内其他地区大气颗粒物中形态汞的浓度有差异,这与采样点位置、污染源、气象因素等差异性有关。季节性分布显示,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中ExPM、HPM、EPM、RPM的浓度呈现出冬季和秋季明显高于春季和夏季。其中,大气颗粒物中ExPM、HPM、EPM、RPM的最大体积浓度分别为86.59pg/m~3(冬季)、243.84pg/m~3(冬季)、107.10pg/m~3(秋季)、58.05 pg/m~3(秋季);质量浓度分别为0.51μg/g(秋季)、1.25μg/g(冬季)、1.02μg/g(冬季)、0.77μg/g(秋季)。(4)形态汞粒径分布及占比显示,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中HPM所占比例较大(平均值为50.18%),EPM(平均值为21.03%)次之,而ExPM和RPM所占比例相对较低(平均值为15.58%、13.21%)。其中,ExPM、EPM主要集中在粒径≤10μm的颗粒物(平均值为15.92%、21.53%)上。空间分布显示,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)中ExPM、HPM的年均浓度在2~#、3~#、4~#较高,EPM在2~#、3~#、5~#较高,RPM在3~#、4~#、5~#较高。其中,ExPM、HPM、EPM、RPM的最大浓度分别出现在冬季4~#(133.13pg/m~3)、冬季2~#(370.28pg/m~3)、秋季5~#(145.79pg/m~3)、秋季4~#(94.42pg/m~3)。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773;X513
【图文】：
贵州大学硕士研究生学位论文表 2-1 研究区采样点经纬度Table 2-1 Latitude and longitude of sampling sites in the study area采样点 方位 采样点经纬度1#NE E 106°15'54″，N 27°28'50″2#SW E 106°14'29″，N 27°27'56″3#SW E 106°13'28″，N 27°27'23″4#W E 106°13'58″，N 27°28'21″5#S E 106°15'11″，N 27°27'34″
图 3-1 各采样点不同粒径颗粒物质量浓度分布Fig. 3-1 Distribution of mass concentration of different size particles at each sampling site由图 3-1 可知，季节分布显示，研究区 TSP、PM10、PM2.5的质量浓度整体呈冬季和秋季高于夏季和春季，其中，TSP、PM10、PM2.5在冬季的平均质量浓度分别为 205.45±77.37μg/m3、142.61±43.08μg/m3、112.19±32.55μg/m3；秋季的分别为 172.43±73.40μg/m3、108.03±55.51μg/m3、84.05±38.11μg/m3；夏季的分别为 132.58±40.00μg/m3、70.27±12.39μg/m3、62.86±15.21μg/m3；春季的分别为115.54±8.64μg/m3、96.28±9.53μg/m3、66.14±6.30μg/m3。总体来说，冬季和秋季相对污染较严重，这是由于秋季和冬季为居民的采暖期，燃煤电厂发电量增高，通过燃煤排放的大气颗粒物浓度随之上升。此外，秋季和冬季降雨、刮风少，逆温出现的频率较高，大气对流不活跃不利于空气中污染物的扩散，导致大气污染加重；而春季和夏季由于太阳辐射较强，大气对流活动旺盛，且降雨量较大，对大气颗粒物有冲刷作用，使空气污染程度相对减轻。
图 4-1 大气颗粒物中总汞的平均体积浓度（A）和质量浓度（B）季节变化Fig.4-1 Seasonal change of the average volume concentration(A) and mass concentration(B)of total mercury in particulate matters由图 4-1 可知，在不同的季节，大气颗粒物中总汞的体积浓度和质量浓度也随之变化，TSP、PM10、PM2.5中总汞平均体积浓度和质量浓度均整体呈冬季和秋 季 明 显 高 于 夏 季 和 春 季 。 其 中 ， TSP 中 总 汞 的 浓 度 均 在 冬 季（ 450.20±120.48pg/m3、 2.11±1.22μg/g ） 最 大 ， 春 季 （ 80.90±13.77pg/m3、0.69±0.09μg/g）最小，冬季 TSP 中总汞体积浓度是春季的 5.56 倍；PM10中总汞的 浓 度 均 在 冬 季 （ 343.57±136.32pg/m3、 3.09±1.75μg/g ） 最 大 ， 春 季（72.48±10.82pg/m3、0.76±0.12μg/g）最小，冬季 PM10中总汞体积浓度是春季的4.74 倍；PM2.5中总汞的浓度在秋季（220.68±67.69pg/m3）和冬季（3.58±1.89μg/g）最高，春季（58.31±12.70pg/m3、0.87±0.14μg/g）最小，秋季 PM2.5中总汞体积浓度是春季的 3.78 倍。整体来看，大气颗粒物 PM2.5中总汞质量浓度比 TSP、PM10
本文编号：2807269
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773;X513
【图文】：
贵州大学硕士研究生学位论文表 2-1 研究区采样点经纬度Table 2-1 Latitude and longitude of sampling sites in the study area采样点 方位 采样点经纬度1#NE E 106°15'54″，N 27°28'50″2#SW E 106°14'29″，N 27°27'56″3#SW E 106°13'28″，N 27°27'23″4#W E 106°13'58″，N 27°28'21″5#S E 106°15'11″，N 27°27'34″
图 3-1 各采样点不同粒径颗粒物质量浓度分布Fig. 3-1 Distribution of mass concentration of different size particles at each sampling site由图 3-1 可知，季节分布显示，研究区 TSP、PM10、PM2.5的质量浓度整体呈冬季和秋季高于夏季和春季，其中，TSP、PM10、PM2.5在冬季的平均质量浓度分别为 205.45±77.37μg/m3、142.61±43.08μg/m3、112.19±32.55μg/m3；秋季的分别为 172.43±73.40μg/m3、108.03±55.51μg/m3、84.05±38.11μg/m3；夏季的分别为 132.58±40.00μg/m3、70.27±12.39μg/m3、62.86±15.21μg/m3；春季的分别为115.54±8.64μg/m3、96.28±9.53μg/m3、66.14±6.30μg/m3。总体来说，冬季和秋季相对污染较严重，这是由于秋季和冬季为居民的采暖期，燃煤电厂发电量增高，通过燃煤排放的大气颗粒物浓度随之上升。此外，秋季和冬季降雨、刮风少，逆温出现的频率较高，大气对流不活跃不利于空气中污染物的扩散，导致大气污染加重；而春季和夏季由于太阳辐射较强，大气对流活动旺盛，且降雨量较大，对大气颗粒物有冲刷作用，使空气污染程度相对减轻。
图 4-1 大气颗粒物中总汞的平均体积浓度（A）和质量浓度（B）季节变化Fig.4-1 Seasonal change of the average volume concentration(A) and mass concentration(B)of total mercury in particulate matters由图 4-1 可知，在不同的季节，大气颗粒物中总汞的体积浓度和质量浓度也随之变化，TSP、PM10、PM2.5中总汞平均体积浓度和质量浓度均整体呈冬季和秋 季 明 显 高 于 夏 季 和 春 季 。 其 中 ， TSP 中 总 汞 的 浓 度 均 在 冬 季（ 450.20±120.48pg/m3、 2.11±1.22μg/g ） 最 大 ， 春 季 （ 80.90±13.77pg/m3、0.69±0.09μg/g）最小，冬季 TSP 中总汞体积浓度是春季的 5.56 倍；PM10中总汞的 浓 度 均 在 冬 季 （ 343.57±136.32pg/m3、 3.09±1.75μg/g ） 最 大 ， 春 季（72.48±10.82pg/m3、0.76±0.12μg/g）最小，冬季 PM10中总汞体积浓度是春季的4.74 倍；PM2.5中总汞的浓度在秋季（220.68±67.69pg/m3）和冬季（3.58±1.89μg/g）最高，春季（58.31±12.70pg/m3、0.87±0.14μg/g）最小，秋季 PM2.5中总汞体积浓度是春季的 3.78 倍。整体来看，大气颗粒物 PM2.5中总汞质量浓度比 TSP、PM10
【参考文献】
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本文编号：2807269
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