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《兰州大学》 2009年
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兰州市大气颗粒物理化特性及其对人群健康的影响

陶燕  
【摘要】: 城市大气污染尤其是颗粒物污染长期以来威胁着人类的健康,而在我国,随着城市化进程的加快,经济的快速增长,大气污染问题尤为严重。大量研究表明大气颗粒物,尤其是细颗粒物能导致呼吸系统、循环系统等损伤,其毒性作用与颗粒物粒径及化学组成密切相关。为此,本论文选择兰州市这个以大气污染闻名的城市为研究对象,收集兰州市近二十年大气污染资料,同时连续监测2005~2007年不同粒径颗粒物浓度,分析其变化特征;采集兰州市不同功能区(工业区、交通繁忙区、郊区)、不同季节、不同粒径颗粒物样品,分析测定颗粒物中水溶性离子和20种无机元素;用GAM模型探讨大气污染物对呼吸系统疾病和心脑血管疾病日入院人数的影响并通过毒理学实验初步探讨颗粒物对人群健康影响的生物学机制,取得了一些有意义的研究成果。 (1)兰州市主要大气污染物PM_(10)、SO_2、NO_2,近二十年来总体呈现逐年递减趋势,且冬春季高于夏秋季节,采暖期高于非采暖期;PM_(10)在12月至次年1月和3~4月出现明显高峰,说明燃煤和扬尘均对PM_(10)有较大贡献;SO_2和NO_2年变化呈典型的U型曲线,其中NO_2变化相对比较平缓,说明冬季燃煤对SO_2贡献比NO_2大,NO_2主要来源于汽车尾气,部分来源于燃煤。不同粒径颗粒物的污染特征表现为粗颗粒物TSP、PM_(10)的最高峰在3~4月份,以春季风沙活动期污染最重,采暖期次之,非采暖期最轻;细颗粒物PM_(2.5)、PM_(1.0)最高峰出现在12月份,以冬季采暖期污染最重,风沙期和非采暖期差异并不明显。 (2)兰州市不同粒径颗粒物中水溶性离子均以SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、NH_4~+离子为主,不同功能区SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+季节变化基本相似:冬季>春季>秋季>夏季;Ca~(2+)、Mg~(2+)则呈现出春季浓度最高,冬季次之,夏季最低。水溶性离子对细颗粒物质量浓度贡献较粗颗粒物大,即颗粒物粒径越小,水溶性离子的贡献越大,其中Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+等矿质元素在粗颗粒物TSP中富集较高,二次气溶胶离子SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+则正好相反,在细颗粒物PM_(2.5)富集较高,而在TSP和PM_(10)富集相对较低。颗粒物中NO_3~-/SO_4~(2-)的比值均在0.2~0.5之间,工业区和交通繁忙区在夏季NO_3~-/SO_4~(2-)值最大为0.49,冬季最小为0.21,说明冬季燃煤对大气污染的贡献要大于机动车尾气,而在郊区四季NO_3~-/SO_4~(2-)比值相差并不大,平均为0.34,说明燃煤和汽车尾气对SO_2和NO_2的贡献相近。 (3)不同功能区、不同粒径颗粒物中无机元素主要包括Ca、S、Fe、Mg、K、Zn、Pb、P、Mn、Na及Ba等十一种元素,且污染水平有明显差异,在西固工业区污染最重,城关交通繁忙区次之,榆中郊区最轻;不同功能区颗粒物中无机元素季节变化特征相似,榆中郊区为春季最高,秋冬季次之,夏季最低,而城关区和西固区均呈现冬季最高,春季次之,夏季最低。典型地壳元素Ca和Mg呈现类似季节变化,春季最高,夏季最低,污染元素中,燃煤的标识性元素S、Zn、As均呈现出冬季最高,春秋季次之,夏季最低的季节变化,来源于工业污染的元素Mn、Cd、Ni、Cu、V等季节变化并不明显,考虑与工业污染全年持续排放有关,Pb主要来源于汽车尾气,因此季节变化也不明显,但污染水平较高。 (4)兰州市大气污染物对呼吸系统疾病的影响均表现出明显的滞后效应,PM_(10)基本在滞后3~5d时相对危险度(RR)达到最大值;SO_2在滞后1~3d(上呼吸道感染6d)时RR达到最大值;NO_2大多数在2~4d时RR达到最大值,且具有统计学意义上的显著性;PM_(10)、SO_2和NO_2日平均浓度每增加10μg/m~3,总呼吸系统疾病全人群日入院人数的RR分别为1.002(95%CI:1.000~1.003)、1.005(95%CI:1.000~1.010)、1.011(95%CI:1.002~1.019);污染物对不同疾病的影响程度不同,从强到弱依次为:肺炎>上呼吸道感染>COPD,而且女性及65岁以上的老年人群对污染物较男性和65岁以下人群更加敏感。 (5)兰州市不同大气污染物对心脑血管疾病别、年龄别及不同性别日入院人数RR的影响并不相同,三种主要污染物对总心脑血管疾病在滞后2~4d时RR达到最大值,且具有统计学意义上的显著性;PM_(10)对缺血性心血管疾病在滞后2d时RR达到最大值,SO_2和NO_2对缺血性心血管疾病的影响为即时效应;PM_(10)对高血压在滞后7d(老年人群为2d),SO_2和NO_2则主要在滞后2~4d时RR达到最大值;PM_(10)对脑卒中在滞后6d(男性人群为2d),SO_2和NO_2则主要在滞后3~4d(女性人群为7d)时RR达到最大值;PM_(10)、SO_2和NO_2日平均浓度每增加10μg/m~3,总心脑血管疾病全人群日入院人数的RR分别为1.001(95%CI:1.000~1.003)、1.007(95%CI:1.003~1.012)、1.008(95%CI:1.001~1.016)。 (6)兰州市不同功能区细颗粒物PM_(2.5)对RAW264.7细胞具有细胞毒性,郊区诱导细胞凋亡能力较弱,工业区与交通繁忙区较强;且细胞凋亡能力表现出明显的季节性,各功能区均呈现出冬季最强,春季和夏季次之,秋季最弱;对于细胞死亡,呈现出明显的剂量效应关系,但各功能区差别不大,其致死能力亦表现出季节性差异,以冬季最强,春秋次之,夏季最弱。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X513

【引证文献】
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中国期刊全文数据库 前10条
1 赵起越,李新中;大气颗粒物中含碳组分的分析技术[J];岩矿测试;2001年03期
2 陈天虎,冯军会,张宇,李宏伟;合肥市大气颗粒物组成及其环境指示意义[J];岩石矿物学杂志;2001年04期
3 王长生,朱振明,隋强;济南市大气颗粒物防治对策探讨[J];山东环境;2002年04期
4 白剑英,赵五红,杨文敏;不同交通路口大气颗粒物有机提取物致突变性研究[J];山西医科大学学报;2002年05期
5 柯昌华,金文刚,钟秦;环境空气中大气颗粒物源解析的研究进展[J];重庆环境科学;2002年03期
6 陈昌国,詹忻,李纳,孟梅,叶晓红,刘远立,秦茂钊,朱彤;重庆城区大气颗粒物的元素、离子及物相组成研究[J];重庆环境科学;2002年06期
7 陈昌国 ,詹忻 ,李纳,孟梅 ,叶晓红 ,刘远立,朱彤;重庆市区大气颗粒物的物相组成分析[J];环境化学;2002年02期
8 王帅杰,朱坦;大气颗粒物源解析技术研究进展[J];环境污染治理技术与设备;2002年08期
9 冯银厂,白志鹏,朱坦;大气颗粒物二重源解析技术原理与应用[J];环境科学;2002年S1期
10 李祚泳,倪长健,丁晶;粗集理论应用于大气颗粒物的源解析[J];四川大学学报(工程科学版);2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 白云鹤;范洪波;Furuuchi Masami;Hata Mitsuhiko;;东莞市大气颗粒物中多环芳香烃的特征研究[A];中国化学会第27届学术年会第02分会场摘要集[C];2010年
2 李晓东;柳泽文孝;李海华;;成都市冬季粒径分级大气颗粒物的水溶性组分变化特征[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
3 李红;王峰威;邓利群;柴发合;王淑兰;余学春;郑爱华;;环形溶蚀器大气颗粒物采样系统条件实验研究:涂层溶液浓度的季节对比[A];第十届全国气溶胶会议暨第六届海峡两岸气溶胶技术研讨会摘要集[C];2009年
4 朱梦雅;修光利;陶俊;张大年;;长三角区域城市间大气颗粒物交互影响趋势研究[A];第十届全国气溶胶会议暨第六届海峡两岸气溶胶技术研讨会摘要集[C];2009年
5 边归国;;学会版大气颗粒物中铅污染来源解析技术[A];第二届重金属污染监测风险评价及修复技术高级研讨会论文集[C];2008年
6 ;大气颗粒物预处理技术研究:序列提取重金属[A];2009重金属污染监测、风险评价及修复技术高级研讨会论文集[C];2009年
7 吴洪波;陈建民;薛华欣;庄国顺;张兴赢;;二氧化硫与大气颗粒物的复相反应研究[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
8 吕森林;汪安璞;焦正;陈小慧;;大气颗粒物源解析研究方法比较与进展[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
9 林金明;刘艳;;东亚地区大气颗粒物中多环芳烃的分布[A];大气气溶胶科学技术研究进展——第八届全国气溶胶会议暨第二届海峡两岸气溶胶科技研讨会文集[C];2005年
10 王同桂;陈刚才;陈克军;杨清玲;;重庆大气颗粒物酸度及酸化缓冲能力[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(上卷)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 甘肃省环境监测中心站总工程师 张宁;尽快建立大气颗粒物样品库[N];中国环境报;2012年
2 记者 贾敏 通讯员 王婷婷 闫冬雪;大气颗粒物监测日报制作系统及雾、霾数据处理平台两项目通过验收[N];中国气象报;2014年
3 记者  吴惠君 通讯员  张宁;我省首次使用离子色谱法分析大气颗粒物[N];甘肃经济日报;2006年
4 学生记者 王仙茅 徐雯;为了纯净的蓝天,我们一直在努力[N];新清华;2010年
5 本报记者 张倩 周恩泽;PM_(2.5),你了解它多少?[N];中国气象报;2012年
6 刘杰 整理;尽快修订《大气污染防治法》[N];各界导报;2013年
7 记者 成俊敏;《长治市大气颗粒物来源解析研究》课题通过专家验收[N];长治日报;2007年
8 本报记者 沈俊霖;青岛下半年公布PM2.5监测数据[N];青岛日报;2012年
9 本报记者 郭薇;为诊断PM_(2.5)病因提供技术支撑[N];中国环境报;2013年
10 本报记者 赵文红;大气颗粒物PM2.5及其危害[N];科技日报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 单健;大气颗粒物滞留时间的测量方法研究及应用[D];南华大学;2010年
2 张华;徐州市区大气颗粒物及颗粒物中多环芳烃污染规律研究[D];中国矿业大学;2010年
3 高运川;大气颗粒物中溴和碘的浓度特征及来源[D];华东理工大学;2011年
4 罗莹华;韶关市大气颗粒物地球化学特征与源解析研究[D];中南大学;2006年
5 董雪玲;北京市大气颗粒物中有机污染特征及来源判识[D];中国地质大学(北京);2008年
6 车瑞俊;北京市大气颗粒物不同有机组分毒性研究[D];中国地质大学(北京);2009年
7 佘峰;兰州地区大气颗粒物的化学特征及沙尘天气对其影响研究[D];兰州大学;2011年
8 吴洪波;含硫化合物与矿尘氧化物及大气颗粒物的复相反应研究[D];复旦大学;2005年
9 吴琳;降低二次有机碳对大气颗粒物源解析影响的研究[D];南开大学;2010年
10 聂玮;我国典型地区大气颗粒物测量技术、粒径分布及长期变化趋势[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贺婷婷;北京市石景山区大气颗粒物中总砷及形态研究[D];南华大学;2011年
2 陈晓兰;大气颗粒物造成的健康损害价值评估[D];厦门大学;2008年
3 张磊;成都市大气颗粒物中水溶性酸性离子的化学特性评价[D];成都理工大学;2009年
4 齐飞艳;道路大气颗粒物的分布特征及绿化带的滞留作用[D];河南农业大学;2009年
5 吴晓伟;大气颗粒物及其源尘中痕量元素溴和碘[D];上海师范大学;2009年
6 杨存备;焦作市大气颗粒物矿物组成及源解析[D];河南理工大学;2011年
7 谢云霞;大气颗粒物的多重分形特征及多重分形吸附模型[D];四川大学;2005年
8 岳欣;行星边界层附近不同高度大气颗粒物空气动力学粒径分布特征研究[D];中国环境科学研究院;2004年
9 刘辉;北京及周边地区大气颗粒物水溶性物种时空分布特征研究[D];清华大学;2010年
10 路晓芳;开封市大气颗粒物日变化特征研究[D];河南大学;2012年
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