湘潭大气PM10的化学组成及其与酸雨形成关系研究

摘要

通过采集湘潭市秋冬季大气 PM10及降水样品，利用原子吸收分光光度计研究大气PM10及降水样品的重金属组成特征，利用离子色谱仪研究大气PM10及降水样品中的阴离子组成，最终揭示湘潭大气 PM10的化学组成及其与酸雨形成关系，取得了如下的研究成果。
　　研究结果显示，湘潭市大气PM10污染较严重，冬季大气PM10污染明显高于秋季，冬季和秋季大气PM10的质量浓度平均分别为299.63、209.07μg/m3。大气PM10的质量浓度与采样期间相对湿度、温度、风向风速等气象条件之间存在相关性，即秋冬季大气PM10的质量浓度与相对湿度呈正相关，与气温和风向风速呈负相关。
　　原子吸收分光光度计分析结果显示，湘潭市秋冬季大气PM10中8种重金属元素含量较高，且冬季高于秋季。在这些重金属中，重金属Fe的浓度最高，其次依次为Zn、Pb、Mn、Cr、Cu、Cd和Ni，其中，秋季和冬季Fe的浓度分别为6.691、6.712μg/m3，秋季和冬季Zn的浓度分别为2.38、1.511μg/m3，秋季和冬季Pb的浓度分别为0.227、0.441μg/m3。离子色谱仪分析结果显示，湘潭市秋冬季大气PM10中四种水溶性阴离子浓度大小顺序为 SO42-﹥NO3-﹥Cl-﹥F-，表明研究区是一个煤烟型污染为主，汽车尾气污染不容忽视的混合污染区。
　　研究结果显示，在秋冬季湘潭酸雨平均pH值为5.56，出现酸雨频率在66.7％以上，秋冬季降雨中四种阴离子浓度大小顺序为SO42-﹥NO3-﹥Cl-﹥ F-，SO42-占降雨中四种阴离子总量的80%，表明 SO42-是降水酸度的主要贡献者，酸雨的污染类型为硫酸型，即湘潭地区燃煤污染较严重。降水中重金属Fe、Pb、Cu、Mn含量相对较高，其他重金属元素含量相对较低，甚至低于仪器最低检出限。
　　研究结果表明，无论是PM10还是降水样品，其水溶性阴离子SO42-和NO3-都是其中的主要成分，阴离子SO42-和NO3-两者相关性也很好，表明降水对大气PM10有明显的冲刷去除作用，雨水的酸性物质主要来源于颗粒物中的硫酸盐和硝酸盐。相关性分析结果显示，湘潭市大气PM10的质量浓度与四种水溶性阴离子都存在正相关性，其中SO42-、NO3-质量浓度与PM10质量浓度相关系数最大，系数为0.812和0.671，表明研究区酸雨受大气PM10污染程度的影响较大。

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第一章 绪论

1.1选题背景与意义

1.2大气颗粒物PM10的概述

1.3酸雨的概述

1.4国内外研究综述

1.5研究区概况

1.6研究内容和技术路线

第二章 湘潭市大气PM10的污染水平

2.1 PM10样品采集

2.2湘潭市PM10的污染水平

2.3湘潭市秋冬季污染水平对比

2.4湘潭与国内部分城市PM10污染水平对比分析

2.5湘潭市PM10质量浓度变化和气象条件关系

2.6本章小结

第三章 湘潭市大气PM10化学组成

3.1样品分析的方法

3.2湘潭市秋冬季PM10中水溶离子的特征

3.3湘潭市秋冬PM10重金属的分析

3.4湘潭与国内部分城市PM10中重金属含量对比分析

3.5本章小结

第四章 湘潭市降水化学组成

4.1湘潭市降水pH值的变化规律

4.2湘潭市降水中水溶性离子和重金属变化规律

4.3本章小结

第五章 湘潭市大气PM10与酸雨形成研究

5.1大气PM10质量浓度与其化学组成之间的相关性

5.2湘潭市降水pH值与其化学组成之间相关性

5.3总结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢