中原城市群大气颗粒物的理化特征及毒理学研究
发布时间：2020-10-10 05:47
本文运用环境科学、地球化学、毒理学等方法研究了中原城市群4个典型城市(郑州、开封、焦作和洛阳)可吸入颗粒物(PM10和PM2.5)的理化性质及氧化性损伤能力。利用场发射扫描电镜(FESEM)识别出4个城市PM10和PM2.5的颗粒类型有烟尘集体、燃煤飞灰、矿物颗粒和未知颗粒四种,其中矿物颗粒在数量和体积上均古优势；颗粒物在数量上主要分布在小于0.5μm的范围内,在1-2.5μm范围内占有较大的体积；电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析表明,与健康有关的重金属元素中Cd、Sn、Bi、Pb、Zn、Sb、Tl、Cu和Cr等在4个城市的富集因子均大于10,表明是以人为来源为主：基于质粒DNA损伤的毒理学评价表明,PM10的氧化性损伤能力小于PM2.5的氧化损伤能力,PM2.5的氧化性损伤能力冬季表现为郑州洛阳开封焦作,而夏季表现为焦作洛阳开封郑州；颗粒物中的重金属元素Pb、Rb、Cr, As和Sn等对DNA的氧化性损伤能力贡献较大。灰色模型(GM(1,1))预测结果表明未来两年4个城市PM10的年均浓度均有增高的趋势,且焦作增高的趋势更为明显。
【学位单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：X513
【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
1 绪论
1.1 选题的目的和意义
1.1.1 大气颗粒物研究的目的和意义
1.1.2 中原城市群大气颗粒物研究的目的和意义
1.2 大气颗粒物的研究现状及存在问题
1.2.1 大气颗粒物的基本特征
1.2.2 大气颗粒物的来源解析及分析方法
1.2.2.1 可吸入颗粒物的主要来源和源解析技术
1.2.2.2 样品采集及分析方法
1.2.3 大气颗粒物毒理性质的研究
1.2.4 大气颗粒物污染评价及预测模型的研究
1.2.5 中原城市群大气颗粒物的研究现状
1.2.5.1 大气颗粒物的基本特征
1.2.5.2 大气颗粒物的源解析
1.2.5.3 大气颗粒物的健康效应
1.2.5.4 大气颗粒物与气象条件的关系
1.2.5.5 大气颗粒物评价及预测
1.2.6 存在的问题
1.2.6.1 国内外大气颗粒物研究中存在的问题
1.2.6.2 中原城市中大气颗粒物的研究存在的问题
1.3 研究内容、研究思路和技术路线
1.3.1 研究内容、研究思路
1.3.2 技术路线
1.4 研究工作概述
1.4.1 研究区概况
1.4.2 采样设备的选择
1.4.3 采样方案
1.4.4 主要工作量
1.5 主要认识
1.6. 论文创新点
2 中原城市群大气污染水平
2.1 中原城市群大气总体质量分析
2.1.1 数据来源及处理
2.1.2 中原城市群城市2007-2010年大气总体质量分析
2.1.2.1 中原城市群城市2007-2010年大气污染指数的变化规律
2.1.2.2 中原城市群城市2007-2010年大气优良率的变化规律
2.1.2.3 中原城市群城市2007-2010年大气首要污染物的变化规律
2.1.2.4 中原城市群大气可吸入颗粒物浓度变化情况
10和PM2.5的污染水平'> 2.2 典型四城市采样点PM10和PM2.5的污染水平
2.2.1 大气PM10和PM2.5的采集
2.2.2 采样点大气颗粒物污染水平的变化规律
2.3 PM质量浓度与气象条件之间的相关分析
2.4 本章小结
10质量预测'>3 中原城市群典型城市大气PM10质量预测
3.1 灰色系统理论的基本概念
3.2 灰色系统理论的产生和发展动态
3.3 灰色系统理论的应用于大气环境质量预测的可行性
3.4 灰色模型（GM（1,1））的建立
10预测模型'> 3.5 中原城市群PM10预测模型
10预测模型的建立'> 3.5.1 郑州PM10预测模型的建立
10预测模型的建立'> 3.5.2 开封PM10预测模型的建立
10预测模型的建立'> 3.5.3 焦作PM10预测模型的建立
10预测模型的建立'> 3.5.4 洛阳PM10预测模型的建立
3.6 模型检验
3.6.1 残差检验
3.6.2 后验差检验
3.6.3 关联度检验
3.7 模型优化
3.8 预报结果分析
3.9 本章小结
10和PM2.5的微观形貌特征'>4 中原城市群PM10和PM2.5的微观形貌特征
4.1 扫描电镜/X射线能谱（SEM/EDX）分析的基本原理及应用
4.1.1 扫描电镜（SEM）的基本结构和工作原理
4.1.2 扫描电镜在大气颗粒物研究中的应用
4.2 制样和分析
10中的主要单颗粒类型'> 4.3 中原城市群PM10中的主要单颗粒类型
4.3.1 烟尘集合体（soot aggregates）
4.3.2 燃煤飞灰（coal fly ash）
4.3.3 矿物颗粒（mineral particles）
4.3.4 超细未知颗粒（ultrafine unknown particles）
10和PM2.5的微观形貌对比及来源分析'> 4.4 不同季节PM10和PM2.5的微观形貌对比及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.1 郑州PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.2 开封PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.3 焦作PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.4 洛阳PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
4.5 本章小结
5 中原城市群典型城市PM的粒度分布特征
5.1 样品信息及粒度分布分析方法
10和PM2.5的数量—粒度和体积—粒度分布'> 5.2 不同季节PM10和PM2.5的数量—粒度和体积—粒度分布
10和PM2.5的粒度分布特征'> 5.2.1 四个典型城市冬季PM10和PM2.5的粒度分布特征
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.1 郑州冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.2 开封冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.3 焦作冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.4 洛阳冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布特征'> 5.2.2 四个典型城市夏季PM10和PM2.5的粒度分布特征
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.1 郑州夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.2 开封夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.3 焦作夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.4 洛阳夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.3 四个城市不同季节PM10和PM2.5的粒度分布
10冬季粒度分布'> 5.2.3.1 四个城市PM10冬季粒度分布
10夏季粒度分布'> 5.2.3.2 四个城市PM10夏季粒度分布
2.5冬季粒度分布'> 5.2.3.3 四个城市PM2.5冬季粒度分布
2.5夏季粒度分布'> 5.2.3.4 四个城市PM2.5夏季粒度分布
10与PM2.5的百分含量对比分析'> 5.3 不同种类的粒子在4个城市中PM10与PM2.5的百分含量对比分析
5.4 本章小结
6 中原城市群典型城市PM中微量元素的组成特征
6.1 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的工作原理
6.2 样品信息及处理
6.3 典型城市PM中微量元素的组成特征
10中微量元素的组成特征'> 6.3.1 四个典型城市PM10中微量元素的组成特征
2.5中微量元素的组成特征'> 6.3.2 四个典型城市PM2.5中微量元素的组成特征
10和PM2.5中微量元素的空间变化规律及城市之间的对比分析'> 6.3.3 PM10和PM2.5中微量元素的空间变化规律及城市之间的对比分析
10和PM2.5中重金属元素的来源解析'> 6.4 四城市PM10和PM2.5中重金属元素的来源解析
6.4.1 富集因子法
10中重金属元素的富集程度对比及来源解析'> 6.4.2 四城市PM10中重金属元素的富集程度对比及来源解析
2.5中重金属元素的富集程度对比'> 6.4.3 四城市PM2.5中重金属元素的富集程度对比
10与PM2.5中重金属元素的富集程度对比'> 6.4.4 四城市PM10与PM2.5中重金属元素的富集程度对比
6.4.5 四城市PM中重金属元素的因子分析及来源解析
6.5 本章小结
7 中原城市群典型城市大气PM的氧化性损伤能力研究
7.1 质粒DNA评价法的原理
7.2 质粒DNA评价实验
7.2.1 实验设备
7.2.2 实验试剂
7.2.3 实验步骤
7.3 样品信息
10的氧化性损伤能力'> 7.4 四城市冬季大气PM10的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1 四城市冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.1 郑州冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.2 开封冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.3 焦作冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.4 洛阳冬季PM10样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2 四城市冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.1 郑州冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.2 开封冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.3 焦作冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.4 洛阳冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3 四城市夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.1 郑州夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.2 开封夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.3 焦作夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.4 洛阳夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力的对比分析'> 7.5 PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力的对比分析
7.6 与其它城市的对比分析
7.7 四城市PM的氧化性损伤能力与其质量浓度的相关分析
7.8 四城市PM的氧化性损伤能力与微量元素相关性分析
10的氧化性损伤能力与微量元素总浓度的相关性分析'> 7.8.1 四城市PM10的氧化性损伤能力与微量元素总浓度的相关性分析
10的氧化性损伤能力与单个微量元素浓度的相关性分析'> 7.8.2 四城市PM10的氧化性损伤能力与单个微量元素浓度的相关性分析
7.9 本章小结
8 结论与展望
8.1 取得的主要成果
8.2 存在问题和展望
参考文献
致谢
作者简介
在学期间发表的学术论文
本文编号：2834805
【学位单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：X513
【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
1 绪论
1.1 选题的目的和意义
1.1.1 大气颗粒物研究的目的和意义
1.1.2 中原城市群大气颗粒物研究的目的和意义
1.2 大气颗粒物的研究现状及存在问题
1.2.1 大气颗粒物的基本特征
1.2.2 大气颗粒物的来源解析及分析方法
1.2.2.1 可吸入颗粒物的主要来源和源解析技术
1.2.2.2 样品采集及分析方法
1.2.3 大气颗粒物毒理性质的研究
1.2.4 大气颗粒物污染评价及预测模型的研究
1.2.5 中原城市群大气颗粒物的研究现状
1.2.5.1 大气颗粒物的基本特征
1.2.5.2 大气颗粒物的源解析
1.2.5.3 大气颗粒物的健康效应
1.2.5.4 大气颗粒物与气象条件的关系
1.2.5.5 大气颗粒物评价及预测
1.2.6 存在的问题
1.2.6.1 国内外大气颗粒物研究中存在的问题
1.2.6.2 中原城市中大气颗粒物的研究存在的问题
1.3 研究内容、研究思路和技术路线
1.3.1 研究内容、研究思路
1.3.2 技术路线
1.4 研究工作概述
1.4.1 研究区概况
1.4.2 采样设备的选择
1.4.3 采样方案
1.4.4 主要工作量
1.5 主要认识
1.6. 论文创新点
2 中原城市群大气污染水平
2.1 中原城市群大气总体质量分析
2.1.1 数据来源及处理
2.1.2 中原城市群城市2007-2010年大气总体质量分析
2.1.2.1 中原城市群城市2007-2010年大气污染指数的变化规律
2.1.2.2 中原城市群城市2007-2010年大气优良率的变化规律
2.1.2.3 中原城市群城市2007-2010年大气首要污染物的变化规律
2.1.2.4 中原城市群大气可吸入颗粒物浓度变化情况
10和PM2.5的污染水平'> 2.2 典型四城市采样点PM10和PM2.5的污染水平
2.2.1 大气PM10和PM2.5的采集
2.2.2 采样点大气颗粒物污染水平的变化规律
2.3 PM质量浓度与气象条件之间的相关分析
2.4 本章小结
10质量预测'>3 中原城市群典型城市大气PM10质量预测
3.1 灰色系统理论的基本概念
3.2 灰色系统理论的产生和发展动态
3.3 灰色系统理论的应用于大气环境质量预测的可行性
3.4 灰色模型（GM（1,1））的建立
10预测模型'> 3.5 中原城市群PM10预测模型
10预测模型的建立'> 3.5.1 郑州PM10预测模型的建立
10预测模型的建立'> 3.5.2 开封PM10预测模型的建立
10预测模型的建立'> 3.5.3 焦作PM10预测模型的建立
10预测模型的建立'> 3.5.4 洛阳PM10预测模型的建立
3.6 模型检验
3.6.1 残差检验
3.6.2 后验差检验
3.6.3 关联度检验
3.7 模型优化
3.8 预报结果分析
3.9 本章小结
10和PM2.5的微观形貌特征'>4 中原城市群PM10和PM2.5的微观形貌特征
4.1 扫描电镜/X射线能谱（SEM/EDX）分析的基本原理及应用
4.1.1 扫描电镜（SEM）的基本结构和工作原理
4.1.2 扫描电镜在大气颗粒物研究中的应用
4.2 制样和分析
10中的主要单颗粒类型'> 4.3 中原城市群PM10中的主要单颗粒类型
4.3.1 烟尘集合体（soot aggregates）
4.3.2 燃煤飞灰（coal fly ash）
4.3.3 矿物颗粒（mineral particles）
4.3.4 超细未知颗粒（ultrafine unknown particles）
10和PM2.5的微观形貌对比及来源分析'> 4.4 不同季节PM10和PM2.5的微观形貌对比及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.1 郑州PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.2 开封PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.3 焦作PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析'> 4.4.4 洛阳PM10和PM2.5显微形貌的季节变化及来源分析
4.5 本章小结
5 中原城市群典型城市PM的粒度分布特征
5.1 样品信息及粒度分布分析方法
10和PM2.5的数量—粒度和体积—粒度分布'> 5.2 不同季节PM10和PM2.5的数量—粒度和体积—粒度分布
10和PM2.5的粒度分布特征'> 5.2.1 四个典型城市冬季PM10和PM2.5的粒度分布特征
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.1 郑州冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.2 开封冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.3 焦作冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.1.4 洛阳冬季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布特征'> 5.2.2 四个典型城市夏季PM10和PM2.5的粒度分布特征
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.1 郑州夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.2 开封夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.3 焦作夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.2.4 洛阳夏季PM10和PM2.5的粒度分布
10和PM2.5的粒度分布'> 5.2.3 四个城市不同季节PM10和PM2.5的粒度分布
10冬季粒度分布'> 5.2.3.1 四个城市PM10冬季粒度分布
10夏季粒度分布'> 5.2.3.2 四个城市PM10夏季粒度分布
2.5冬季粒度分布'> 5.2.3.3 四个城市PM2.5冬季粒度分布
2.5夏季粒度分布'> 5.2.3.4 四个城市PM2.5夏季粒度分布
10与PM2.5的百分含量对比分析'> 5.3 不同种类的粒子在4个城市中PM10与PM2.5的百分含量对比分析
5.4 本章小结
6 中原城市群典型城市PM中微量元素的组成特征
6.1 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的工作原理
6.2 样品信息及处理
6.3 典型城市PM中微量元素的组成特征
10中微量元素的组成特征'> 6.3.1 四个典型城市PM10中微量元素的组成特征
2.5中微量元素的组成特征'> 6.3.2 四个典型城市PM2.5中微量元素的组成特征
10和PM2.5中微量元素的空间变化规律及城市之间的对比分析'> 6.3.3 PM10和PM2.5中微量元素的空间变化规律及城市之间的对比分析
10和PM2.5中重金属元素的来源解析'> 6.4 四城市PM10和PM2.5中重金属元素的来源解析
6.4.1 富集因子法
10中重金属元素的富集程度对比及来源解析'> 6.4.2 四城市PM10中重金属元素的富集程度对比及来源解析
2.5中重金属元素的富集程度对比'> 6.4.3 四城市PM2.5中重金属元素的富集程度对比
10与PM2.5中重金属元素的富集程度对比'> 6.4.4 四城市PM10与PM2.5中重金属元素的富集程度对比
6.4.5 四城市PM中重金属元素的因子分析及来源解析
6.5 本章小结
7 中原城市群典型城市大气PM的氧化性损伤能力研究
7.1 质粒DNA评价法的原理
7.2 质粒DNA评价实验
7.2.1 实验设备
7.2.2 实验试剂
7.2.3 实验步骤
7.3 样品信息
10的氧化性损伤能力'> 7.4 四城市冬季大气PM10的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1 四城市冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.1 郑州冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.2 开封冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.3 焦作冬季PM10样品的氧化性损伤能力
10样品的氧化性损伤能力'> 7.4.1.4 洛阳冬季PM10样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2 四城市冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.1 郑州冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.2 开封冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.3 焦作冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.2.4 洛阳冬季PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3 四城市夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.1 郑州夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.2 开封夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.3 焦作夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力'> 7.4.3.4 洛阳夏季PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力
10和PM2.5样品的氧化性损伤能力的对比分析'> 7.5 PM10和PM2.5样品的氧化性损伤能力的对比分析
7.6 与其它城市的对比分析
7.7 四城市PM的氧化性损伤能力与其质量浓度的相关分析
7.8 四城市PM的氧化性损伤能力与微量元素相关性分析
10的氧化性损伤能力与微量元素总浓度的相关性分析'> 7.8.1 四城市PM10的氧化性损伤能力与微量元素总浓度的相关性分析
10的氧化性损伤能力与单个微量元素浓度的相关性分析'> 7.8.2 四城市PM10的氧化性损伤能力与单个微量元素浓度的相关性分析
7.9 本章小结
8 结论与展望
8.1 取得的主要成果
8.2 存在问题和展望
参考文献
致谢
作者简介
在学期间发表的学术论文
【引证文献】
相关博士学位论文 前1条
1 樊景森;宣威肺癌高发区室内PM_(10)和PM_(2.5)理化特征研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年
相关硕士学位论文 前1条
1 苟斌娥;时间序列分析法在教育研究中的应用[D];四川师范大学;2012年
本文编号：2834805
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