| 作者： | 杨弘 |
| 专业： | 分析化学 |
| 导师： | 张勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山西大学 |
| 关键词： | 大气颗粒物;重金属;污染特征;空间分布 |
| 摘要： | 太原是我国主要的能源重化工基地之一。近年来,城市化进程的不断推进、机动车辆的大量增加给城市空气质量带来了不良的影响,造成大气颗粒物严重污染。为掌握太原市不同粒径大气颗粒物的污染程度,了解不同粒径大气颗粒物中重金属的污染状况,本研究于2012年11月至2013年10月分别在太原工业区(太原钢铁集团股份有限公司)、商业区柳巷、教育与居民区(山西大学)设置采样点,采用配有多种切割器的大气采样器收集太原市PM2.5、PM5、PM10、TSP四种粒径范围的颗粒物。样品处理后,采用原子吸收分光光度法对3个功能区不同粒径大气颗粒物中重金属 Fe、Pb、Cu、Ni、Cr、Cd、Mn、Zn的含量进行测定,用 BCR提取法对其中的细颗粒物PM2.5和粗颗粒物PM10中八种重金属的形态进行分析。采用富集因子法和主成分分析法解析了太原市不同粒径颗粒物中重金属的主要来源,并用透射电子显微镜及光学显微镜对颗粒物的形貌进行观察,微观对其来源解析。结果表明: (1)太原市不同粒径大气颗粒物浓度的空间分布明显,表现为工业区>商业区>教育及居民区;时空分布差异也很大,PM2.5、PM5、PM10、TSP的浓度表现为冬季最高,夏季最低,春秋次之。降雨降雪、沙尘暴、雾霾都会不同程度的影响颗粒物的浓度大小。 (2)太原市不同粒径大气颗粒物中重金属的含量,从功能区分布来看,Fe、Cu、Ni、Cr、Cd、Mn在工业区含量最高,Pb、Zn在商业区的含量最高,在教育与居民区含量均较低。从时间分布来看,颗粒物中 Fe、Zn、Cd、Cu春季含量最高,秋冬次之,夏季最低;Pb、Mn、Cr、Ni元素则冬季含量最高,春秋次之,夏季最低。从粒径分布来看,重金属Pb、Mn、Zn、Ni、Cd主要富集在PM2.5中;Cr主要富集在PM10中;Cu主要富集在PM5;Fe主要富集在粒径大于2.5μm的粗粒子中。不同气象条件下颗粒物中重金属的含量也会相应发生变化。 (3)大气颗粒物中重金属的形态分析表明:Pb、Mn、Ni、Zn主要以弱酸提取态和可还原态为主,表明其生物活性较高,对人体危害较大;Cd、Cr、粗颗粒物中Cu较均匀地分布在四种形态中,Cu在细颗粒物中主要以弱酸提取态和残渣态存在,表明一旦环境条件发生改变,其容易被释放,对人体造成危害;Fe主要分布在可氧化态和残渣态中,对人体危害最较小。 (4)应用富集因子法分析表明Cd、Zn、Pb的富集因子较高,主要来自人为污染;Cr、Ni次之;Mn的富集因子较低,主要来自自然源。应用主成分分析法得出太原市大气颗粒物中重金属主要来源于金属冶炼、有机合成工业尘,燃煤燃油尘、交通排放尘、土壤风沙尘。透射电子显微镜下观察得出,颗粒物的形貌大概有来自烟尘集合体、飞灰、硫酸盐颗粒、有机物集合体、矿物颗粒五种粒子。通过光学显微镜得出,冬季颗粒物成分复杂,污染严重,春秋季次之,夏季成分明显减少。 |