太原市大气颗粒物元素组成与健康风险评估

发布时间：2020-09-14 12:24

　　太原市是世界上空气污染较为严重的地区之一,加上太原市西、北、东三面环山的特殊地形,污染物难以扩散。近年来,虽然我国的空气污染问题总体上已取得了明显进展,但是太原市的空气污染所面临的形势仍十分严峻。因此,开展太原市大气颗粒物浓度变化情况、污染来源以及健康风险的研究刻不容缓。本研究在太原市随机选取了五个采样位点,使用大流量采样器(100 L/min)在2002年至2004年的采暖期(冬/春)和非采暖期(夏季)对总悬浮颗粒物(total suspended particle,TSP)进行采样,采样共计118天,采集样本26个。采样完成后,通过电感耦合等离子体质谱仪对TSP中的组成元素进行分析,并用富集因子法和因子分析法对颗粒物的来源进行分析和判断,同时使用健康风险评估模型对不同年龄(成人和儿童)、性别(成年男性和成年女性)、地区(城市居民和乡村居民)的人群经呼吸途径暴露于致癌元素的风险进行评价。结果表明:(1)在采样期间,TSP中一共可以检测到66种元素且采样期间TSP的平均浓度为424.81±239.35μg/m~3,PM_(10)的平均浓度为252.44±68.36μg/m~3,采样期间TSP和PM_(10)的平均浓度值均高于我国现行环境空气质量标准所规定的浓度限值。(2)在整个采样期间,Ca的平均浓度为20389 ng/m~3,大约占颗粒物总质量的4.80%。而S、Fe、Si、Al、K、Mg和Na等地壳元素的平均浓度仅次于Ca,大约占颗粒物总质量的11.59%。(3)采暖期(冬/春)TSP及其组成元素的浓度大约为非采暖期(夏季)的1.5-3倍。TSP夏季浓度的平均值为248μg/m~3,冬季为478μg/m~3。S、Pb、Br、Mn、Se、As、Ni、Cd和Hg在采暖期(冬/春)的平均浓度分别为23.3μg/m~3、821 ng/m~3、725 ng/m~3、460 ng/m~3、79 ng/m~3、65 ng/m~3、34 ng/m~3、17 ng/m~3和3.5ng/m~3,非采暖期(冬/春)的平均浓度则分别为9.6μg/m~3、276 ng/m~3、138 ng/m~3、283 ng/m~3、0 ng/m~3、21 ng/m~3、21ng/m~3、6.8 ng/m~3和0 ng/m~3。元素Cr和Co的浓度则在非采暖期(夏季)较高。(4)大气颗粒物来源解析的结果显示人类活动对太原市大气颗粒物的影响较大,主要来源可能为燃煤—机动车尾气复合污染、道路扬尘和工业生产。(5)不同人群经呼吸途径暴露于元素Mn和Cr的非致癌风险值均大于1,说明Mn和Cr元素对人体健康影响较大。经呼吸途径暴露的HQ值儿童成人,成年男性成年女性,城市和农村则相差不大。不同元素经呼吸暴露的癌症风险值(R_i)10~(-6),且元素Cr的癌症风险值较高(R_i10~(-4))。以上结果表明,太原市的空气污染较为严重且对人体的健康存在一定的威胁。科学制定污染防治对策,改善太原市的空气状况是亟待解决的问题之一。
【学位单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X513;X823
【部分图文】：

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技术路线图

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太原市大气颗粒物元素组成与健康风险评估天，采集样本 26 个。采样分为三个阶段进行：采样期 I（2002 年 5 月 22 日-6 月 2日）、采样期 II（2002 年 12 月 9 日-2003 年 1 月 12 日）、采样期 III（2003 年 11 月 20日-2004 年 3 月 30 日）。其中采样期 I 为非采暖期，采样期 II、采样期 III 为采暖期。本研究主要选取了五个采样位点，其中采样位点 1，2 位于市区中心，采样位点3 位于市区以南，采样位点 4 位于市区以北采样位点 5 位于山区，如图 2.1 所示。

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太原市大气颗粒物元素组成与健康风险评估表 2.4 分析了 TSP 和 9 种与健康相关元素的相关性。由表可知，TSP 与 7 种元素（S、Pb、Br、Mn、Sr、Se、As）的相关性较高（r>0.7），其中，S 与 TSP 的相关性最高（r=0.92）。S 与 As（r=0.95），Se（r=0.92），Pb（r=0.89），Mn（r=0.87），Br（r=0.84）和 Sr（r=0.79）均有较高的相关性。S 是煤炭燃烧和煤炭焦化的标志性元素[66]，说明煤炭燃烧可能是空气中颗粒物浓度增加的原因之一。2.3.3 太原市 2001-2017 年颗粒物浓度变化特征

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