太原市某城区交通相关PM2.5中重金属化学形态、生物有效性及碳气溶胶污染特征分析

摘要

目的：研究太原市城区四季交通相关PM2.5及其中重金属化学形态、生物有效性和碳气溶胶的污染特征，为太原市大气污染防治提供科学依据。
　　方法：采用质量法测定PM2.5的浓度；应用电热板消解法测定PM2.5中重金属的总量；连续提取法测定重金属的化学形态；化学形态结果简单评价计算重金属的生物有效性；运用热光法测定PM2.5中的有机碳和元素碳。
　　结果：
　　1、研究地点四季PM2.5的浓度大小为冬季（212.81±78.72μg/m3）>春季（168.23±21.99μg/m3）>夏季（156.08±48.37μg/m3）>秋季（122.08±55.97μg/m3），日均质量浓度高达122.08μg/m3-211.81μg/m3，远高于我国最新二级标准75μg/m3。
　　2、研究地点PM2.5中重金属浓度在四个季节呈现一定的季节变化，其中Cu和Ni的季节变化不明显，Cr在夏、秋季浓度较高，Pb、Cd的浓度在冬季最高。
　　3、研究地点PM2.5中不同重金属化学形态分布不同，除Cu外，其他四种重金属在不同季节的各化学形态含量基本相同，超过75％的Pb和Cd的分布在可溶态与可交换态、碳酸盐态、可氧化态与可还原态三种形态中；Ni和Cr主要以有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态为主；Cu在春、夏、秋季主要分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态两种形态中，在冬季主要在可氧化态与可还原态和有机质、氧化物与硫化物结合态两种形态中。
　　4、研究地点PM2.5中五种重金属的生物有效性大小顺序为Cd＞Pb＞Cu＞Ni＞Cr。Cd和Pb是生物可利用性元素，Cu、Ni和Cr是潜在生物可利用性元素。
　　5、研究地点PM2.5中OC、EC在四个季节中大小变化趋势为冬季＞春季＞秋季＞夏季。
　　6、研究地点四季PM2.5中OC与EC具有显著的相关性，OC与EC拥有相似的一次来源。夏秋季相关性＞冬春季。四季PM2.5中OC/EC＞2，存在二次有机碳，四季大小顺序为冬季＞春季＞夏季＞秋季。
　　7、研究地点PM2.5中SOC是OC的重要部分。SOC四季大小顺序为冬季＞春季＞夏季＞秋季。
　　结论：
　　1、太原市城区交通相关PM2.5污染严重，存在明显季节差异。
　　2、太原市城区交通相关PM2.5中五种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb)存在一定季节差异，Cr、Cd严重超标；PM2.5中不同重金属化学形态分布不同；Cd和Pb是生物可利用性元素，Cu、Ni和Cr是潜在生物可利用性元素。
　　3、太原市城区交通相关PM2.5中OC占TC比例较高，存在季节差异。四季均存在不同程度的二次污染，冬季最为严重。