衡阳市区大气颗粒物的污染特征及环境安全评价

摘要

随着经济的迅速发展，人口密度也快速增加，向大气环境排放的污染物也不断增加。空气颗粒物是大气污染物之一，其危害不仅与颗粒物浓度、粒径有关，而且受到所吸附的化学成分的影响，颗粒物中所含重金属对人体和环境的影响不容忽视。本文以衡阳市区作为研究对象，于2014年4-5月在四个典型的城市功能区设置采样点，收集可吸入颗粒、TSP、PM2.5样品。利用空气动力学原理、重量法、火焰原子吸收法、原子荧光法、Tessier连续提取法分析了其粒径分布、质量浓度、重金属含量和重金属的形态分布特征，并采用单因子评价法和内梅罗综合污染指数法等方法进行评价，得到以下结论：
　　（1）衡阳市区粒径范围为0.500-10.366 um的颗粒平均总数量为每立方米空气中152.089个，平均总质量浓度为86.81ug/m3，可吸入颗粒的质量浓度和数量主要分布在细颗粒物上。
　　（2）TSP的质量浓度平均值为230.8μg/m3。TSP平均质量浓度：工业区>商业区>交通干线>民教生活区。部分样品的质量浓度超过环境空气质量标准（GB3095-2012）所规定的二级标准（300μg/m3）。采样期间PM2.5的质量浓度平均值为118.9μg/m3。PM2.5平均质量浓度：工业区>民教生活区>商业区>交通干线。24个样品中有20个样品的质量浓度超过环境空气质量标准（GB3095-2012）所规定的二级标准（75μg/m3）。雨水冲刷可以使TSP浓度大幅度降低。而PM2.5会随着相对湿度的增加，PM2.5的质量浓度逐渐减小。采样点 PM2.5与TSP质量浓度的比值平均值为51.52％，悬浮颗粒物主要以细颗粒物为主。
　　（3） TSP与 PM2.5样品中重金属浓度大小顺序为：Pb>Cu>As>Cd>Hg。TSP与PM2.5样品中均有部分样品的As、Cd浓度高于环境空气质量标准（GB3095-2012）中规定环境空气中参考浓度限值（As为0.06 ug/m3，Cd为0.05 ug/m3），工业区超标样品较多；各种重金属含量的PM2.5/TSP值均大于其大气颗粒物质量浓度PM2.5/TSP值，重金属更容易富集在细颗粒物中。
　　（4）TSP和PM2.5四种重金属单项污染指数达到安全等级的样品所占总样品数的百分比趋势相同：Hg>Pb>Cd>As，四个功能区重金属的单项污染指数大小顺序均为：As>Cd>Pb>Hg。内梅罗综合污染指数评价所采样品，处于安全和尚清洁级别的样品占总量的比例TSP和PM2.5分别为41.67%和83.33%，超过背景值的样品分别为50%和12.5%，处于中度污染和污染严重的样品很少，且都是从工业区采得。
　　（5）形态分析显示TSP与PM2.5中重金属的形态分布呈现相同的趋势，As、Hg主要以残渣态F5形式存在，较为稳定，对人类健康和周边环境的影响较小。Pb、Cd、Cu在（F1+F2+F3+F4）中存在较多，容易发生转移。TSP与PM2.5中所含重金属的生物有效性由强到弱顺序均为：Cd>Pb>Cu>As>Hg，其中 Cu、Hg元素的生物有效性TSP强于PM2.5，而Pb、Cd、As元素的生物有效性PM2.5强于TSP。Pb、Cd、Cu、As为潜在生物可利用性元素，Hg为生物不可利用性元素。

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第1章 绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2研究现状

1.3研究内容和技术路线

第2章 研究区概况及实验方案

2.1衡阳市概况

2.2 实验方案

第3章 衡阳市区大气颗粒物的污染水平

3.1粒径为0.500-10.366 um的细颗粒数量与质量分布

3.2 TSP的质量浓度

3.3 PM2.5的质量浓度

3.4 TSP与PM2.5的相关性

3.5小结

第4章 衡阳市区TSP和PM2.5重金属含量分布

4.1 TSP中重金属的质量浓度

4.2 PM2.5中重金属的质量浓度

4.3 TSP与PM2.5中重金属含量对比

4.4 衡阳市区大气颗粒物中重金属的污染评价

4.5 小结

第5章 衡阳市区TSP和PM2.5重金属形态分析

5.1 TSP中重金属形态分布

5.2 PM2.5中重金属形态分布

5.3 TSP与PM2.5中重金属形态分布对比分析

5.4 重金属的生物有效性评价

5.5 小结

第6章 结论与展望

6.1主要结论

6.2 研究展望

参考文献

论文发表情况

致谢