济南市大气颗粒物PM2.5中多环芳烃(PAHs)的污染特征及来源解析

摘要

本研究通过对2011年1月-11月济南市春、夏、秋、冬季灰霾天气与清洁天气PM2.5中16种PAHs浓度进行特征分析，研究了PM2.5中PAHs浓度的季节变化特征和来源。另外，通过对2013年1月12日-2月4日济南市冬季3个污染片段和清洁天气室内外PM2.5中PAHs浓度的对比分析，研究了室内外PAHs浓度的相关性、日变化特征及来源，并探讨了室内PAHs的影响因素。此外，用BaP等效毒性(BEQ)和致癌风险(CR)评估了PAHs的健康风险水平。主要结论如下:
　　(1)2011年1月至11月期间，PM2.5中16种PAHs的全年总浓度变化范围为1.94～92.19ng·m-3，且浓度水平具有季节性变化特征，秋、冬季灰霾天气PAHs浓度明显高于春、夏季。2013年1月12日-2月4日期间，室内、室外16种PAHs日平均浓度的变化范围分别为83.71～329.84ng·m-3、74.60～281.38ng·m-3。灰霾天气室内外PM2.5中PAHs的浓度水平迅速升高，4～5环PAHs浓度的绝大部分I/O值为0.80～0.95，接近1，灰霾天气室外污染直接影响室内空气质量。雾霾天气PAHs浓度有一定程度的降低且保持稳定，该期间绝大部分I/O值为0.45～0.75，低于1，说明雾滴能增加室内外空气对流渗透过程中污染物的去除效率。雾霾天气之后的清洁天气，PM2.5中PAHs浓度有所下降，并一直保持在较低水平，雾对大气污染物具有一定的净化作用。PM2.5中5～6环PAHs浓度的I/O值为0.85～1.21，室内外PAHs浓度差异小，甚至室内污染比室外污染严重。
　　(2)诊断参数法(DR）表明灰霾天气与清洁天气PM2.5中PAHs的来源没有明显差异。诊断参数法和主成分分析法(PCA)分析指出机动车尾气排放、煤燃烧和生物质燃烧是PM2.5中PAHs的主要来源，其中机动车尾气排放源的贡献率较大，柴油车尾气排放占主导地位。室内外PM2.5中PAHs浓度的相关性分析显示，I/O比值的日变化规律为:i(07:30-13:30)＞ii(14:00-20:00)＞iii（21:00-07:00），说明室内通风和室内人为活动对PM2.5中PAHs浓度有一定贡献。2～3环PAHs浓度的I/O值＞1，主要受室内源的影响;4环PAHs主要来源于室外煤的燃烧，5～6环PAHs主要来自于机动车尾气排放源。经过室内外空气对流渗透过程的去除作用，室内4～6环PAHs的浓度低于室外，I/O比值小于1，主要受室外源的影响。
　　(3)气象条件，包括温度、风速和相对湿度均能影响PM2.5中PAHs浓度水平。PM2.5中PAHs浓度与相对湿度成正相关，与温度、风速、能见度成负相关。
　　(4)济南市PM2.5中PAHs的BEQ值和CR值具有明显季节变化特征，即冬季＞秋季＞春季＞夏季，灰霾天＞清洁天。秋、冬季灰霾天BEQ值和CR值明显高于春、夏季灰霾天，表明济南市秋、冬季灰霾污染的健康风险高。室内外BEQ值的日变化为i（07:30-13:30）＞ii(14:00-20:00)＞iii(21:00-07:00)，ii与iii的BEQ比较接近。4个片段的BEQ值以及CR值变化特征为:冬季常见灰霾天气的BEQ值最高，严重灰霾和雾霾天气的BEQ值略低，清洁天最低。除了清洁天，其他3个污染片段室外BEQ值和CR值均大于室内，说明室外PM2.5中PAHs的健康风险比室内的高。清洁天室内BEQ值和CR值略大于室外，室内健康风险略高于室外。采样期间BEQ值远高于国外城市，即使与国内城市相比，BEQ值也处于很高的污染水平;所有样品的CR值超过1×10-5，即需要关注的最小致癌风险水平。济南市2013年1月-2月的灰霾污染对人体健康产生严重的影响。

目录

声明

摘要

符号及缩写说明

第一章 绪论

1．1 大气颗粒物污染的现状

1．2 大气细粒子(PM2．5)的概述

1．2．1 PM2．5的概念及来源

1．2．2 PM2．5对人体健康的影响

1．3 多环芳烃概述

1．3．1 PAHs的生成

1．3．2 PAHs的结构

1．3．3 多环芳烃的性质及危害

1．3．4 多环芳烃的来源

1．3．5 PAHs国内外研究现状

1．4 本论文的选题意义及研究内容

第二章 实验部分与研究方法

2．1 实验器材介绍

2．1．1 采样仪器

2．1．2 分析仪器

2．1．3 采样介质

2．2 样品采集

2．2．1 采样点和采样时间

2．2．2 采样介质预处理

2．3 样品分析

2．3．1 实验材料

2．3．2 样品前处理

2．3．3 GC-MS分析条件

2．4 质量保证与质量控制(QA／QC)

2．4．1 采样阶段的质量控制

2．4．2 分析过程的质量控制

第三章 PM2．5中多环芳烃浓度的季节变化特征

3．1 PM2．5中PAHs的污染现状

3．2 PM2．5中PAHs的浓度水平

3．3 PM2．5中PAHs的组成特征

3．4 气象条件对PAHs的影响

3．5 PM2．5中PAHs的源解析

3．5．1 诊断参数法(Diagnostic ratios)

3．5．2 主成分分析法(Principal component analysis)

3．6 PM2．5中PAHs的健康风险评价

3．6．1 PAHs的等效毒性

3．6．2 致癌风险水平

3．7 本章小结

第四章 室内外PM2．5中多环芳烃浓度的污染特征

4．1 室内和室外PM2．5中PAHs的污染现状

4．2 室内和室外PM2．5中PAHs浓度的相关性分析

4．3 室内和室外PM2．5中PAHs浓度的日变化特征

4．4 室内和室外PM2．5中PAHs浓度水平和气象因子的影响

4．5 室内和室外PM2．5中PAHs的组分差异

4．6 室内和室外PM2．5中多环芳烃的来源解析

4．7 室内和室外PM2．5中多环芳烃的健康风险评价

4．7．1 PAHs的等效毒性(BEQ)

4．7．2 致癌风险水平(CR)

4．8 本章小结

第五章 主要结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

5．3 本文创新点

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的科研成果