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临安地区PM2.5污染特征及来源解析

临安地区PM2.5污染特征及来源解析

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作者：顾涛南京信息工程大学

学位级别：硕士

为了探索长三角区域大气污染形成机制,为大气污染防治工作提供一定科学依据,在2018年3月1日至2019年2月28日在临安区域大气本底站进行PM样品采集,分析其中碳质组分,水溶性无机离子,重金属元素,探究各组分的时间分布特征及存在形式,利用... 详细信息

为了探索长三角区域大气污染形成机制,为大气污染防治工作提供一定科学依据,在2018年3月1日至2019年2月28日在临安区域大气本底站进行PM样品采集,分析其中碳质组分,水溶性无机离子,重金属元素,探究各组分的时间分布特征及存在形式,利用主成分分析-多元线性回归法(PCA-MLR)对长三角背景区域环境污染来源进行追溯,得到以下结论:临安地区PM全年平均浓度为为42.72μg/m,呈现冬季>春季>秋季>夏季的趋势,平均气温为17.3°C,平均湿度为78%,平均气压为999.6 h Pa,年降水量为1744.9 mm,平均2.2 m/s,各季节平均风速变化不大,全年盛行偏北风。四种痕量气体污染物SO,NO,CO和O＿8h均达到国家二级标准。后向轨迹聚类结果显示,受季风气候影响,临安地区的PM远距离输入具有明显的季节性变化特征。临安地区OC和EC全年质量浓度平均为(7.70±0.41)μg/m和(0.69±0.0.06)μg/m,OC、EC、TC均为秋季最高,夏季最低。临安地区TC质量浓度平均占PM的24.27%,总碳气溶胶(TCA)平均占PM的36.67%。各季节OC/EC比值为夏季>秋季>春季>冬季,主要分布于4～16之间,表明该地区有大量二次有机碳(SOC)生成。OC和EC相关性较好,表明其存在相似或者一致的污染源。通过EC示踪法来确定SOC和SOA,结果表明,临安地区全年SOC占OC的41.56%,SOA占PM的11.98%,两者占比均在夏季达到最高值。临安地区PM中水溶性离子的年平均浓度为20.25μg/m,占PM的46.15%,年平均浓度大小ρ(SO)>ρ(NO)>ρ(NH)>ρ(Ca)>ρ(Na)>ρ(K)>ρ(Mg)>ρ(Cl)>ρ(F),具有明显的季节变化特征。SNA是大气气溶胶中水溶性离子的主要的成分,年平均质量为15.92μg/m,占水溶性离子质量浓度比例为78.61%。离子平衡分析结果表明,临安地区全年AE/CE的平均值为0.68,表明该地区大气颗粒物呈弱碱性。通过衡量NO/SO的比值,表明该地春夏秋三季以固定源为主,冬季以移动源为主。通过SOR和NOR分析,发现该地区存在明显的SO和NO向SO和NO的转化过程。通过分析各水溶性离子之间的相关性,发现NH、SO、NO三者之间均呈显著相关。对NH存在形式进行分析,发现临安夏季的NH主要以(NH)SO和NHHSO形式存在,春季、秋季和冬季的NH主要以(NH)SO和NHNO形式存在。临安地区PM中重金属元素的年平均质量浓度为2992.72 ng/m,占PM质量浓度的5.65%,各金属元素平均质量浓度为Fe>Al>Cu>Pb>Ni>Mn>Cr>Sr>V>Ba。Fe、Al、Pb属于含量较高的三种元素,总质量占金属元素的90%左右,而Cu、Ni、Mn、Cr、Sr、V、Ba七种元素含量较少,总共占金属元素的10%左右。四季金属元素的平均质量浓度和占PM质量比值均为冬季>夏季>春季>秋季。富集因子计算表明,Cu,Pb,Ni三种元素元素严重富集,受人类影响强烈;Cr,V,Sr,Mn这元素轻微富集,明显受到人为活动影响;Ba和Fe受到自然源和人为源的共同贡献。利用主成分分析-多元线性回归法(PCA-MLR),进行综合分析,发现临安地区PM主要有6种来源,分别为交通源、工业源、燃烧源、二次源、海盐源、扬尘源。

关键词： PM2.5 有机碳元素碳水溶性无机离子重金属主成分分析-多元线性回归

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郑州市近地表灰尘重金属污染特征及人体健康风险评价

郑州市近地表灰尘重金属污染特征及人体健康风险评价

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作者：申晨阳郑州大学

学位级别：硕士

随着现代化城市的建设、快速化交通的实施及工业化进程的不断推进,城市降尘量及其重金属含量明显增加,大气环境污染问题迫在眉睫。大气近地表干沉降中聚集的污染物不仅对城市居民的日常生活造成不便,且其湿沉降过程更是对城市收纳水体... 详细信息

随着现代化城市的建设、快速化交通的实施及工业化进程的不断推进,城市降尘量及其重金属含量明显增加,大气环境污染问题迫在眉睫。大气近地表干沉降中聚集的污染物不仅对城市居民的日常生活造成不便,且其湿沉降过程更是对城市收纳水体产生一定污染。对大气环境干沉降重金属污染特征的研究有助于了解当前城市的污染状况,为后期城市地表径流污染机理的研究奠定基础,对改善城市水环境质量有显著意义。本文依托国家自然科学基金项目“典型城区大气干湿沉降重金属对地表径流的污染机理”（编号:51879242）,以郑州市为研究区,收集城市不同功能区道路及高层灰尘样本,分析样本中重金属污染特征、评估其污染水平、识别城市灰尘金属元素的来源、计算各污染源贡献率、评价重金属对人体造成的潜在生态风险及非致癌和致癌风险。主要研究工作和成果如下:（1）分析不同功能区城市道路灰尘中重金属的污染特征,对比高层与道路灰尘样本中各金属元素含量,探究大气干沉降污染机理。依据地质累积指数Igeo、污染指数PI及污染负荷指数PLI评价研究区内重金属污染水平,结果表明:道路灰尘样本中各金属浓度大小为:Zn＞Pb＞Cr＞Cu＞Ni＞As＞Hg＞Cd,各功能区总平均元素浓度大小为:CA＞RA＞IA＞EA＞PA;高层灰尘与道路灰尘样本中各金属浓度排序相同,呈现出一定的一致性。（2）识别灰尘样本中各重金属污染源。选用皮尔逊相关系数初步分析元素间的相关关系,在此基础上利用主成分分析-多元线性回归模型和正定矩阵因子分解法对道路灰尘样本中八种重金属元素进行源解析,并计算各污染源对各类金属元素的贡献率。结果表明:道路灰尘中重金属的主要来源为与汽车尾气和城市交通设施相关因素,其次为农业非点源及自然背景值。（3）评价人体健康风险。应用人体健康风险评价模型评价郑州市不同功能区各重金属元素通过不同暴露途径对城市居民造成的致癌和非致癌风险。结果发现:Cu、Zn和Pb对儿童的非致癌风险比对成人高出一个量级;工业区采样点中人体暴露的致癌风险值较高,有待进一步研究。

关键词：大气干沉降重金属污染源解析主成分分析-多元线性回归正定矩阵因子分解法人体健康风险评价

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