长沙市大气颗粒物PM2.5化学组分特征及来源解析

大气颗粒物是当前影响我国城市空气质量的主要大气污染物,对气候、城市能见度和人体健康等具有重要影响。其中细颗粒物(PM2.5)由于能够进入人体呼吸系统,甚至能穿透肺细胞进入血液循环,从而对人体健康造成更大的危害。流行病学研究表明,PM2.5与PM10相比,PMz5污染水平与人体犯病率和死亡率具有更显著的相关性。由于PM2.5能造成严重的危害,近年来国际上(特别是发达国家)都把PM2.5做为研究的目标和严格控制的首要污染物。但是我国尚未制定PM2.5控制标准,对PM2.5的研究也刚起步,同时对PM2.5的研究也集中在特大城市和污染特别重的城市。因此,本文的研究能得到代表中等城市的长沙市的PM2.5污染的全面客观的数据,研究结果能够为长沙市大气细颗粒物污染控制提供依据,并能为将来中国制定PM2.5浓度控制标准提供数据库。 本文以长沙市不同区域、不同季节的大气颗粒物PM2.5及其化学组分为主要研究对象,于2009年6至10月在长沙市市区及郊区同步采集PM2.5样本,对比分析了长沙市夏季(6月至8月)和秋季(9月、10月)PM2.5浓度质量的分布特征和空间变化。再使用EDXRF对采集样本中的18种元素进行了检测分析,并对比分析了长沙市夏、秋两季PM2.5元素浓度的时空变化规律。并针对国庆节假日期间、及污染特别严重的污染期间(2009年10月份),分析了长沙市PM2.5元素浓度的变化规律。最后利用PCA及APCA方法,对长沙市不同地区、不同季节、特殊污染时期的PM2.5进行了来源解析。 论文主要结论如下：长沙市PM2.5污染十分严重,在采样期间PM2.5的日均浓度为92.3μg／m3,远远超出美国PM2.5日均浓度的国家标准(35μg／m3)及欧盟PM2.5年均浓度的标准(25μg／m3)。长沙市夏季PM2.5浓度为57μg／m3,冬季PM2.5浓度为131μg／m3。在时间变化上,长沙市PM2.5浓度及大部分化学组分浓度(除As、Zn、Pb、Mn)呈现出增长趋势。从空间分布上看,长沙市市区及郊区PM2.5浓度及大部分化学组分浓度(除K、Mn)差别都很小。对国庆节假日期间S、K元素的分析,得出长沙市PM2.5浓度的变化是由人们燃放了大量的烟花鞭炮导致的结论。分析特殊污染时期元素的变化,得到特殊污染时期PM2.5浓度的变化是由燃烧源增多所致的结论。 源解析结果表明：长沙市PM2.5主要来源于土壤扬尘、二次颗粒物交通排放、柴油机排放、煤燃烧和垃圾焚烧,其贡献量分别为38.2%、21.0%、11.6%、11.1%、10.8%、7.2%。长沙市市区及郊区的源贡献差别很小,长沙市夏、秋两季源贡献的差别在于二次颗粒物的贡献量的变化,二次颗粒物的贡献量在夏、秋分别为15.4%和26.1%。在特殊污染时期,长沙市PM2.5主要来源于二次颗粒物和生物质燃烧源(41.9%),可见生物质燃烧是引起特殊污染的重要原因。