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郑州市环境大气PM_(2.5)中烃类有机物污染特征及来源解析

李晓  
【摘要】:郑州是河南省省会城市,处于工业化中期,目前随经济的发展面临着比较严重的大气污染现象,特别是细颗粒物(PM2.5)污染问题。PM2.5能够携带一些有毒有害的物质,由于其粒径小可以随呼吸进入体内,还可以长距离传输、降低大气的能见度引起灰霾天气,给人们的健康和生活带来不利影响。近年来灰霾频发也使得人们对PM2.5的关注逐步提高,国家制定了一系列标准并采取了相关措施来降低PM2.5的浓度。本研究于2013年4月至2013年12月之间用美国Tisch TE-6070D颗粒物大流量采样仪采集郑州市高新区有效PM2.5样品71个,使用安捷伦7890A/5975C型气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析PM2.5中33种正构烷烃(n-alkanes)含量及16种多环芳烃(PAHs)含量,进一步对PM2.5及其中的正构烷烃、多环芳烃污染特征、浓度水平、季节差异进行研究,得到了如下结论:(1)采样期间PM2.5日均值浓度变化范围为56-698μg/m3,超标率几乎达到100%(环保部标准为75μg/m3);年均值为212μg/m3,是环保部标准的6倍(环保部标准为35μg/m3);就季节均值来看,PM2.5浓度分别为216,150,170,356μg/m3,高出国内外许多城市,如北京、厦门、台湾、印度等。(2)PM2.5中正构烷烃的浓度范围为47-2579 ng/m3,年平均浓度为396ng/m3,较多集中在C15-C31之间,较高和较低碳数的正构烷烃含量均较小。春、夏、秋、冬四个季节均值分别是153,145,235,1125 ng/m3,与PM2.5的季节变化稍有不同,但冬季仍是污染最严重的季节,是春季平均浓度的7倍左右,这不但与排放源有关还与冬夏的温度差异和物质本身的性质有关。就物种分布而言,冬季C20-C30最为丰富,占总正构烷烃浓度的85%,其它季节为C23-C33最丰富,分别占总浓度的87,92,81%(春、夏、秋)。(3)PM2.5中多环芳烃类有机物总浓度变化范围28-648 ng/m3,年均值约为162 ng/m3,高于北京、大连等地区。PM2.5中PAHs总浓度季节变化特征为冬季最高,均值为275±79 ng/m3,其次为秋季166±50 ng/m3、春季113±29 ng/m3、夏季96±36 ng/m3。PAHs的季节变化趋势与PM2.5不完全一致(冬季秋季春季夏季),但冬季PAHs浓度仍是最高。其中PM2.5中具有较高致癌性的Ba P的年均值为12 ng/m3,而我国大气中Ba P的年均值标准为1 ng/m3,本研究中冬季Ba P污染是相当严重的。(4)PM2.5中OC、EC、水溶性离子的浓度与本研究中的正构烷烃和多环芳烃浓度的季节均值对比显示,PM2.5中的有机组分季节变化趋势保持一致,而与无机水溶性离子则不完全相同,但冬季均为浓度最高的季节。OC的春、夏、秋、冬季节浓度均值分别为18,22,31,54μg/m3,OC占PM2.5的比例最高的在秋季,其次是冬季,此外OC的季节变化趋势与PM2.5浓度季节变化趋势不完全一致,但是与正构烷烃和多环芳烃完全一致。水溶性离子的浓度均值分别为167,95,72,64μg/m3。其中二次离子NO3-,SO42-和NH4+是水溶性离子的主要组分,占PM2.5中水溶性离子总量的86%。(5)重污染期间,PM2.5的日均浓度值是环保部标准的3-9倍,最高达到698μg/m3;就化学组分而言,有机组分(正构烷烃,多环芳烃,OC)和EC在PM2.5中的占比随PM2.5浓度的升高而降低,而无机水溶性离子的占比则与PM2.5浓度变化趋势保持一致。


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