太原市灰霾天气发生过程大气细颗粒物化学成分特征研究

  近年来,城市灰霾和大气细颗粒物(PM2.5,空气动力学直径<2.5μm的颗粒)污染逐渐成为人们关注的焦点,政府和民众对它们的产生和治理都非常重视。作为能源重化工基地的太原市,由于城市化进程的不断推进、机动车辆的大量增加,城区的大气污染出现了新的特征,大气污染类型由典型的煤烟型发展成为煤烟加机动车尾气复合型,大气PM25污染严重,常有灰霾天气发生。本文的主要目的是研究太原市灰霾发生期间大气PM2.5质量浓度和化学成分变化规律,为制定大气污染防治措施、保护人民身体健康奠定基础。 于2011年12月30日下午16时至2012年1月3日上午4时在山西大学环境与资源学院5层楼顶进行采样,每隔4小时采样一次,采样仪器为TH-150CⅢ中流量大气PM2.5采样器(采样膜为石英纤维滤膜,直径90mm)和改进的MAY七级冲击式采样器(采样膜为铝箔和银箔,分别采集0.25～0.5、0.5～1、1～2、2～4μm四种粒径范围的颗粒),得到样品21组,其中灰霾期间16组,非灰霾期间5组。同时,使用便携式气溶胶在线监测仪(TSI8530)对大气PM25质量浓度进行实时监测。采集的颗粒物样品用原子吸收仪测定重金属含量、用离子色谱仪测定阴离子和阳离子含量、用碳分析仪测定有机碳(OC)和元素碳(EC)的比值、用场发射扫描电镜测量颗粒大小、形貌和X-射线能谱,结果表明：(1)灰霾期间大气PM2.5平均浓度达0.665±0.275mg/m3,是非灰霾期间的12.31倍,超过国家环境空气质量标准日均浓度7倍多,污染状况十分严重;(2)在灰霾发生期间,以Hg、Zn、Pb为代表的典型重金属污染物以及硫酸盐(SO42-)、硝酸盐(NO3-)浓度升高明显,反映了燃煤、机动车尾气等人为活动对太原市大气PM2.5的化学组成影响较大；(3)在1-4μm粒径范围内,与SO2、NO2等污染物发生反应的矿物尘颗粒(如方解石、白云石、铝硅酸盐)大量增加；在0.25～1μm粒径范围内,含(NH4)2SO4、NH4NO3、OC的液滴颗粒大量增加,单颗粒与“全样”分析结果具有一致性。以上实验结果说明灰霾天气可促进大气细颗粒物化学成分的转化和新粒子的生成,使二次气溶胶浓度显著上升,该结论提示减少灰霾天气的发生对于预防二次气溶胶的产生、降低大气PM2.5的浓度具有重要作用。 。

 

关键词：灰霾;细颗粒物;化学成分;太原市; 

 

页数：80

 

【学位级别】：硕士

 

文章目录

 

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

    1.1 立题背景及依据

    1.2 灰霾天气与大气细颗粒物国内外研究现状

        1.2.1 灰霾天气概述

        1.2.2 大气细颗粒物概述

        1.2.3 大气细颗粒物的理化性质

        1.2.4 大气细颗粒物对气候变化的影响

        1.2.5 大气细颗粒物对人体健康的影响

        1.2.6 灰霾发生期间大气细颗粒物的污染特征

    1.3 研究意义及研究内容

        1.3.1 研究意义

        1.3.2 研究内容

    1.4 创新点

    参考文献

第二章 灰霾期间大气细颗粒物(PM2.5)浓度变化研究

    2.1 引言

    2.2 实验部分

        2.2.1 采样仪器

        2.2.2 采样时间和地点

    2.3 结果与讨论

        2.3.1 采样期间PM2.5质量浓度的污染状况

        2.3.2 采样期间PM2.5质量浓度分析

    2.4 小结

    参考文献

第三章 灰霾期间大气细颗粒物(PM2.5)全样分析研究

    3.1 引言

    3.2 实验部分

        3.2.1 实验仪器与试剂材料

        3.2.2 采样的时间和地点

        3.2.3 样品的前处理

    3.3 结果与讨论

        3.3.1 采样期间PM2.5中重金属元素的浓度分析

        3.3.2 采样期间PM2.5中水溶性无机离子的浓度分析

        3.3.3 采样期间PM2.5中含碳物质的浓度分析

    3.4 小结

    参考文献

第四章 灰霾期间大气颗粒物的单颗粒成分研究

    4.1 引言

    4.2 实验部分

        4.2.1 实验仪器与材料

        4.2.2 采样的时间和地点

        4.2.3 单颗粒采样流程

        4.2.4 EPMA测量流程

    4.3 结果与讨论

        4.3.1 颗粒物的类型及特征

    4.4 小结

    参考文献

第五章 结论与展望

    5.1 结论

    5.2 建议

    5.3 展望

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

个人简况及联系方式

 

[1] 2011年冬季天津PM_(2.5)及其二次组分的污染特征分析. 姚青;韩素芹;蔡子颖.环境化学,2013

[2] 南北极大气气溶胶单颗粒成分特点研究. 耿红;李屹;张志敏;卢铁彦.中国环境科学,2012

[3] 佛山市冬季PM_(2.5)中重金属元素的污染特征. 王晴晴;谭吉华;马永亮;贺克斌;韦莲芳;杨复沫;余永昌;王洁文.中国环境科学,2012

[4] 2009年8～9月成都市颗粒物污染及其与气象条件的关系. 邓利群;钱骏;廖瑞雪;佟洪金.中国环境科学,2012

[5] 西安冬、夏季PM_(2.5)中水溶性无机离子的变化特征. 杨素霞;曹军骥;沈振兴;刘随心;张婷;王启元;强娟;李文韬.环境化学,2012