黄河三角洲地区颗粒态多环芳烃(PAHs)污染特征和来源

摘要

为了解华北地区背景点-黄河三角洲地区大气颗粒物中多环芳烃(PAHs)的污染特征，于2011年1月到2011年10月在黄河三角洲地区利用多级撞击式颗粒物采样器(MOUDI)采集了大气颗粒物样品，使用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)分析了样品中的16种优控PAHs，并对气象因素如温度、风速和相对湿度进行了观测。研究了黄河三角洲地区春夏秋冬四季及灰霾条件下(夏季和冬季)PAHs的浓度水平、粒径分布、毒性和来源，主要结论如下:
　　(1)黄河三角洲地区颗粒态PAHs的年平均浓度为18.95±16.51ng/m3，春季、夏季、秋季和冬季颗粒态PAHs的平均浓度分别为19.09±1.00，7.43±0.68，9.71±0.68和34.17±2.19ng/m3。冬季PAHs的浓度最高，其次是春季和秋季，夏季最低。颗粒态PAHs浓度的季节变化特征主要是由不同季节的气象条件决定的。根据相关性分析发现温度对颗粒态PAHs的浓度变化有重要作用。灰霾天PAHs的浓度高于清洁天，特别是在冬季，PAHs污染最严重。
　　(2)在不同的采样季节，单个PAHs的分布有一些不同，但是在每个季节主要的PAHs都为F1(5.93％-26.80％)、Phe(8.17％-26.52％)、Flu(15.23％-27.12％)和Pyr(9.23％-16.31％)。在夏季清洁天、夏季灰霾天、冬季清洁天和冬季灰霾天，F1、Phe、Flu和Pyr也是主要的PAHs种类，分别占总PAHs的81.38％、77.37％、50.40％和44.15％。15种PAHs的浓度在灰霾天大于清洁天，表明在灰霾天PAHs的危害更严重。
　　(3)PAHs的粒径分布没有明显的季节变化特征。在春夏秋冬四季，3环PAHs主要是双峰分布，主要的峰值位于1.0-1.8μm和3.2-5.6μm。4-6环PAHs几乎全部显示单峰分布，峰值位于1.0-1.8μm。除此之外，4环PAHs在粗模态的分布逐渐减少，5、6环PAHs在粗模态的分布逐渐消失。高分子量PAHs主要分布在细颗粒物中，低分子量PAHs主要分布在粗颗粒物中。灰霾与清洁天气下，3环PAHs也呈双峰分布，分布在1.0-1.8μm和3.2-5.6μm范围内的峰值在灰霾天（夏季和冬季:1.0-1.8μm）大于清洁天（夏季:0.32-0.56μm;冬季:0.56-1.0μm）。4-6环PAHs为单峰分布，峰值分布在1.0-1.8μm。
　　(4)PAHs的毒性当量浓度具有明显的季节变化特征，冬季最高，特别是灰霾条件下。采样期间15种PAHs的总毒性当量浓度在0.45-3.44ng/m3，平均浓度为1.84ng/m3。在冬季，15种PAHs的总毒性当量浓度最高，约是夏季的7倍。在冬季清洁天和冬季灰霾天，BaPeq的浓度分别是夏季清洁天和夏季灰霾天的5.7和10.0倍，表明在冬季PAHs对人体的危害最大。在夏季和冬季灰霾条件下，BaPeq的浓度分别是清洁天的2.17和3.78倍。这些结果表明，PAHs对人体的危害在灰霾天更大，特别是在冬季。
　　(5)主成分分析和比值法(IcdP/(IcdP+BghiP)、BaA/(BaA+Chr)和BaP/BghiP）表明煤燃烧和交通源是春夏秋冬四季及灰霾条件下PAHs的主要来源。后推轨迹计算表明颗粒态PAHs主要来自当地源。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 大气颗粒物的污染研究

1．1．1 大气颗粒物污染概述

1．1．2 大气颗粒物的模态分布，来源与组成

1．1．3 大气颗粒物的危害

1．1．4 大气中多环芳烃的分布规律

1．2 多环芳烃概述

1．2．1 多环芳烃的理化性质

1．2．2 多环芳烃的来源

1．2．3 多环芳烃的危害

1．2．4 大气颗粒物中多环芳烃的国内外研究现状

1．3 灰霾的污染研究

1．3．1 灰霾的形成原因和危害

1．3．2 灰霾的国内外研究现状

1．4 论文的选题背景及主要内容

1．4．1 论文的选题背景

1．4．2 论文的主要内容

第二章 实验部分及研究方法

2．1 采样点及采样时间介绍

2．2 颗粒物采样和气象数据采集所用仪器

2．3 滤膜的准备和样品的保存处理方法

2．3．1 采样介质前处理

2．3．2 样品的保存

2．4 多环芳烃分析

2．4．1 主要试剂和仪器

2．4．2 样品预处理

2．4．3 GC-MS分析条件

2．5 质量保证和控制

第三章 黄河三角洲地区颗粒态多环芳烃的浓度和粒径分布

3．1 黄河三角洲地区颗粒态多环芳烃的浓度和组成形式

3．1．1 颗粒态多环芳烃浓度的季节变化特征

3．1．2 颗粒态多环芳烃浓度与气象参数的关系

3．2 多环芳烃的粒径分布

3．2．1 颗粒态多环芳烃的粒径分布

3．2．2 颗粒态多环芳烃的质量中位直径

3．3 本章小结

第四章 黄河三角洲地区颗粒态多环芳烃的毒性和来源

4．1 颗粒态多环芳烃的毒性评估

4．1．1 颗粒态多环芳烃的毒性当量浓度

4．1．2 颗粒态多环芳烃的毒性粒径分布

4．2 多环芳烃的来源

4．2．1 比值法

4．2．2 主成分分析法

4．2．3 大气长距离传输对多环芳烃水平的影响

4．3 本章小结

第五章 灰霾条件下多环芳烃的污染特征

5．1 多环芳烃的浓度和组成形式

5．2 颗粒态多环芳烃的粒径分布

5．3 多环芳烃毒性评估

5．4 多环芳烃的来源

5．4．1 比值法

5．4．2 主成分分析

5．5 本章小结

第六章 主要结论与展望

6．1 主要结论

6．2 不足与展望

6．3 创新点

参考文献

致谢

学术成果