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成都市微细颗粒物(PM2.5)形成机理及对人类健康危害研究

付高平  
【摘要】:论文以成都市为研究背景,收集成都市污染源(点源、线源、面源)排放基本信息、,估算各污染源中各污染物的排放量,建立成都市颗粒物污染源数据库;采用中尺度气象模式WRF模拟研究区域的流场,分析研究区域内的大气边界层结构特征;采用美国第三代空气质量模式CMAQ对大气环境中微细颗粒物PM2.5的组成成分进行了模拟计算,分析得出成都市PM2.5的来源组成;通过调查和数据收集,定量分析了PM2.5对人类健康的危害效应,建立暴露-反应模型,提出控制PM2.5的防治计划和措施,为政府决策提供依据,以促进城市经济与环境的和谐发展。 通过对成都市的研究,得出以下结论: (1)根据成都市的地面流场分布可以看出,区域范围内污染物输送规律为从东北向西南呈弧线性流动,污染物从成都市东北、西北向成都市西南部迁移。 (2)成都市PM2.5的来源及组成成分,一次颗粒物对成都市PM2.5浓度贡献占的比例为58.30%,其中工业源、交通污染源、扬尘所占的比例分别为21.69%、19.42%、17.19%,二次颗粒物的贡献比例为37.85%,其中二次颗粒物中硫酸盐、硝酸盐、二次有机气溶胶所占的比例分别为21.55%、11.20%、5.10%。 (3)各年龄段人群体内PM2.5日平均沉积量均先减少后增大的变化趋势,这一结果与诸多因素有关,其中主要因素是呼吸通量、活动水平和所处的微环境。根据2007年至2011年五年人体内的年沉积量,可算得成都市人体内PM2.5平均年均沉积量为174mg/(人·年)左右。 不同的微环境对人体PM2.5的吸入量和沉积量贡献差异较大。就微环境中人体内平均沉积量而言,室外公共停车场和室外道路附近的贡献最大,达到了4.76μg/min左右;其次是室外其他场所、地下交通车内,平均水平在1.72μg/min左右;而贡献最小的微环境为室内住宅和室内护理中心,平均水平在0.46μg/min左右。从中可以发现,人处于空气质量越差的环境(室外公共停车场和室外道路附近)中体内的微细颗粒物PM2.5的量越大。 处于不同的活动状态时,PM2.5在人体内的沉积量有明显的差异。从事清洁类和机械类工作时,体内PM2.5的沉积量最大,为5.5μg/min左右;处于睡眠状态时,人体内PM2.5的平均沉积量最小,为0.2510μg/min。 (4)在暴露于受PM2.5污染的环境空气中时,0-4岁的暴露人群的综合健康风险显著增加,为8.050%;其次是5-14岁的暴露人群,其综合健康风险为5.462%;15~64岁的暴露人群的综合健康风险差异不大,约为3.422%;影响最小的暴露人群是65~100岁的人群,综合健康风险为2.921%。 (5)PM2.5沉积量与患病率之间的剂量与反应关系与Hill模型相吻合,基准剂量的置信度为95%,基准剂量为84.5134mg/年,其置信下限为75.7073mg/年,说明只要人体内的PM2.5沉积量达到75.7073mg/年将对人的呼吸道疾病产生影响,当人体内的PM2.5沉积量达到84.5134mg/年时人的呼吸道疾病患病率就会显著增加。


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