乌鲁木齐市大气颗粒物化学特征的初探

【摘要】： 随着人类活动的不断加剧,大气中微粒的不断增加而带来的对气候、环境和人体健康的影响已引起了人们日益关注,城市大气颗粒物污染已成为研究的热点课题。流行病学研究成果证实城市可吸入颗粒物浓度水平的增加与呼吸道疾病的发病率及死亡率之间具有正相关关系。乌鲁木齐市是我国大气颗粒物污染状况非常严重的城市之一,尤其是冬季大气颗粒物污染非常严重。 本研究从2007年10月24日至12月11日在乌鲁木齐市6个不同环境质量功能区选择采样点,采集大气总悬浮颗粒物(TSP),采用扫描电境、X射线衍射能谱进行元素的主要成分分析,得出乌鲁木齐市TSP多以球形和圆形存在,其矿物颗粒分为6种不同类型:“富Ca”颗粒占38%、“富Cl”颗粒占18%、“富Al”占36%、“富Fe”占4%。经分析证明乌鲁木齐市总悬浮颗粒物的污染主要来自土壤、扬尘和矿物质的燃烧;从2007年12月至2008年1月在乌鲁木齐市6个不同采样点采用日本产NL20型撞击分级采样器采集粒度PM2.5-10和PM2.5的大气颗粒物,用离子色谱(IC),双道原子荧光光谱(AFS)、电感耦合等离子体质谱仪法(ICP-AES)等分析手段分析出PM2.5-10和PM2.5样品中的水溶性无机离子和6种重金属元素,并对其污染水平进行了评价。 从2008年9月至2010月2年在新疆大学本部设置采样点,采集可吸入颗粒物,分析研究其特性随时间变化的规律及可吸入颗粒物浓度与气象条件之间的关系。结果表明: PM2.5和PM2.5-10的质量浓度的范围分别为38.2-468.7μg/m3、20.8-243.1μg/m3,平均浓度分别为134.2μg/m3、69.2μg/m3;可吸入颗粒物水溶性离子(SO42-、NH4+、NO3-、Cl-、Ca2+、Na+、K+、Mg2+)在细粒子(PM2.5)和粗粒子(PM2.5-10)的质量浓度范围分别是38.2-468.7μg/m3和20.8-243.1μg/m3,平均浓度分别为134.2μg/m3,69.2μg/m3; PM2.5-10和PM2.5中水溶性离子主要由SO42-、NH4+和NO3-为主,分别占PM2.5-10和PM2.5总水溶性离子浓度37.3%、24.5%、14.1%和42.6%、20.8%、13.9%;离子之间相关系数表明在PM2.5中NH4+与NO3-和SO42-的相关性相当高分别是0.70和0.66,各在细PM2.5中NH4+与NO3-和SO42-的相关性也很高分别是0.89和0.93,可以认为铵的硫酸盐和硝酸盐是乌鲁木齐市可吸入颗粒物主要存在形式。 为进一步分析水溶性离子来源,采集了6种源样品并分析了8种水溶性离子,建立了道路尘、土壤风沙尘、扬尘、建筑水泥尘、燃煤尘、汽车尾气尘、燃油尘等六种源类的PM2.5-10和PM2.5水溶性离子成分谱,用化学质量平衡受体模型(CMB)对可吸入颗粒物的来源进行定量解析,确定了乌鲁木齐市PM2.5-10和PM2.5的主要来源。结果表明PM2.5-10和PM2.5两种颗粒物中燃煤尘的贡献率最大,分别是21%和25%,这表明燃煤尘是乌鲁木齐市采暖期可吸入颗粒物的主要来源; 利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对所采集样品的乌鲁木齐市可吸入颗粒物中的多环芳烃进行了初步定量和定性分析。结果表明能检测出来的多环芳烃有萘、苊、二氢苊、菲、芴、蒽、萤蒽、芘、苯并(b)萤蒽、二苯并(a,h)蒽等10种。在PM2.5中这10种多环芳烃的检测出浓度范围6.5～224.7ng/m3之间,平均为46.4ng/m3;在PM2.5-10中10种多环芳烃的检测出浓度范围0.2～244.0ng/m3之间,平均为49.9 ng/m3。