西安市不同功能区空气中苯系物的污染特征研究

作     者：段孟辰 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛科社

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：苯系物 污染特征 功能区 交通干道 西安市 

摘      要：挥发性有机化合物(VOCs)是大气中的重要气态污染物之一,组分复杂多样,其中一些化合物甚至对人体健康有直接危害,而且VOCs是形成光化学氧化剂的重要前体物之一。苯系物(BTEX)作为VOCs的典型代表,是苯及其衍生物的总称,其来源广、毒性大、易挥发、难降解。尤其苯,具有致癌性,已成为美国环保局优先污染物控制物之一。空气中苯系物的污染日趋严重且复杂,尤其交通干道两侧是受污染最严重的区域。苯系物大多以气态形式存在,通过暴露人群的呼吸系统和皮肤进入人体进而直接或间接地威胁人体健康。因此,空气中苯系物的测量分析工作在环境监测与保护中具有重要的理论及现实意义。 本文通过对西安市具有代表性的采样点进行现场采样,以优化了的气相色谱分析方法进行检测,依据各点监测数据对城市环境空气中苯系物的空间及时间分布特征进行分析,研究成果有以下几个方面： (1)正常天气条件下西安市不同功能区BTEX浓度分布为：交通区工业区商业区居住区风景区文教区,平均浓度分别为：57.15μg/m3、36.02μg/m3、32.45μg/m3、23.15μg/m3、22.09μg/m3、14.35μg/m3。不同功能区BTEX各化合物的构成大致为：甲苯间对二甲苯苯乙苯邻二甲苯苯乙烯异丙苯,所占平均百分比分别为：27.10%-34.33%、16.39%-23.62%、17.18%-21.60%、13.26%-23.41%、7.03%-11.30%、0%-5.64%、0-1.64%、BTEX季节变化表现为冬季浓度高于夏季浓度,但单个化合物的季节变化的幅度存在一定的差异,季节变化受到化合物本身的性质、气象条件以及排放源等的影响;总体而言,BTEX的各个化合物之间存在明显的相关性,推断它们具有较好的同源性。 (2)正常天气条件下不同位置处的居住区——德福巷小区、西大新村、西部电子社区、金堆城小区苯系物的平均浓度为：30.45μg/m3、24.15μg/m3、18.26μg/m3、9.29μg/m3,其中,苯、甲苯、乙苯、间对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、异丙苯的平均浓度分别为1.64-5.59gg/m3、3.39-8.06μg/m3、1.47-5.51μg/m3、1.86-6.08μg/m3、0-0.78μg/m3、0.93-4.06μg/m3、0-0.76μg/m3。4个居住区BTEX的构成总体呈现为：甲苯间对二甲苯苯乙苯邻二甲苯苯乙烯异丙苯,所占百分比含量分别为：26.47%-36.49%、18.43%-29.68%、17.65%-20.38%、15.82%-18.10%、8.43%-13.33%、0%-2.98%、0%-3.10%：季节变化趋势为冬季BTEX浓度高于夏季BTEX浓度;不同的4个居住区苯与乙苯有较好的同源性,推断它们可能来自同一排放源。 (3)正常天气条件下不同类型交通道BTEX的平均浓度为：钟楼69.99μg/m3、西北大学(太白校区)西门59.14μg/m3、电子商城45.44gg/m3、郭杜29.97μg/m3。BTEX构成比例为：甲苯间对二甲苯苯乙苯邻二甲苯苯乙烯异丙苯,所占的平均百分比分别为：31.98%、18.97%、16.66%、15.91%、11.04%、4.70%、0.73%。苯系物各化合物间的相关性主要用B/T(苯/甲苯)值表针,B/T值可用来初步判断苯系物的来源,如果B/T值在0.5左右,说明苯系物主要来源于机动车尾气的排放。4处交通道边空气中苯系物的平均B/T的值都较接近0.5,推断汽车尾气是BTEX的首要污染源,并且苯与乙苯呈现很好的同源性,较大可能来自同一污染源。BTEX日变化为：高峰期BTEX浓度高于平峰期BTEX浓度,这与车流量、路况、大气稳定度的日变化情况有关。BTEX季节变化总体呈现出冬季浓度高于夏季浓度,夏季BTEX的平均浓度为24.69-61.72μg/m3,冬季为32.58-78.26μg/m3。 (4)一定程度上,气象条件影响着苯系物的浓度。雨后空气中BTEX浓度明显低于雨前,雨水冲刷有利于空气中BTEX的去除;雾霾天气BTEX浓度明显高于晴朗天气状况下的浓度,雾霾对污染物有明显的阻滞累积作用。