论文部分内容阅读
PM2.5是全球空气污染的元凶之一,能导致大气能见度降低并严重危害人体健康。目前我国大气颗粒物的相关研究主要集中在污染最严重的京津翼、珠三角或内陆地区,对于处于东南沿海地区、典型亚热带季节气候下的第四大霾区——长三角相关研究却比较少。因此,本论文在2014年～2016年对长三角重要城市——杭州某地区进行大气细颗粒物采集、理化特征分析和毒性测试,研究气态污染物与细颗粒成分的相关性,探讨不同季节和不同污染程度下细颗粒物组分的变化,并在此基础上初步探讨了对人肺支气管细胞BEAS-2B的毒性变化规律,以期为该地区大气细颗粒物PM2.5的治理提供理论依据。主要的结论如下:（1）采样期间,杭州市该区PM2.5的浓度为21-290 μg/m3,以良和轻度污染为主,冬高夏低。与气态污染物的相关性分析发现,PM2.5与SO2、NO2同源性较高且变化一致（相关系数分别为0.55和0.62）,与03同源性和变化规律相差较大（相关系数为-0.14）。PM2.5中二次组分NO3-与其气态前体物NO2有较好的正相关关系（R2=0.50）,但是SO42-与SO2,以及SO42-、NO3-和二次有机碳（SOC）与O3的相关性较差,说明了 SO42-与SO2,SO42-、NO3-和SOC与03的变化不同步。（2）采用电镜观察PM2.5样品,可见典型的土壤扬尘颗粒、燃煤飞灰及变形的燃煤飞灰、烟尘及其聚合体、二次颗粒。随着污染程度的增加,PM2.5颗粒明显增加并不断增长形成大颗粒,尤其是春季和冬季PM2.5中更容易出现团聚大颗粒。结合化学组分的因子分析结果可得,二次源、燃煤、机动车尾气排放、土壤道路建筑扬尘、生物质燃烧及远距离输送是当前该区域PM2.5的几个主要来源。其中,夏季受燃煤的影响更大,冬季则是汽车尾气。重度PM2.5污染时,机动车尾气影响最大,二次源和燃煤也是重要贡献源,而生物质燃烧以及土壤道路扬尘的影响比较小。（3）水溶性离子是杭州市该区域PM2.5的主要成分,平均占比可达45.43±25.75%,其中,SO42-、NO3-、NH4+是最主要的三种水溶性离子。Cl-、K+受生物质燃烧影响,浓度秋冬高,春夏低;NH4+受典型农业源的影响,秋季浓度高于其他季节;SO42-和NO3-受气-固反应条件及气态前体物浓度等影响,质量浓度均为春冬高夏秋低。NH4+在春夏秋先与N03-结合生成NH4N03,多余部分再与SO42-结合形成（NH4）2SO4,冬季则相反。污染加重时,总水溶性离子的浓度和百分比均增加,其中N03-的浓度增幅高于SO42-,在霾形成过程中比例上升了9.09%,是重度污染期含量最多的水溶性离子。（4）OC、EC 在 PM2.5 中的占比分别为 18.21±4.22%、3.34±1.35%;SOC 在PM2.5的平均百分占比为13.20±3.68%,表明杭州市该区域二次有机污染比较严重。EC浓度无明显季节差异,TC、OC、SOC均为冬高夏低。污染加重时,OC的浓度增加但占比下降,SOC的浓度增加但占比没有明显变化,因此SOC含量增加是污染加重时OC浓度增加的原因。（5）金属元素在PM2.5中的含量最少,仅为1.00±1.68%。夏季金属元素在PM2.5中的比例稍高于其他季节,季节差异受来源、气象条件以及元素本身与细颗粒物的结合方式影响。在霾加重时金属元素的贡献作用可忽略不计。（6）细胞的毒性实验结果表明,PM2.5质量浓度越高,暴露时间越长,对细胞活力影响越大,浓度相当时,夏季PM2.5的毒性可能会大于冬季颗粒物。综上所述,当前杭州市该区域PM2.5污染不容乐观,受二次源、燃煤、机动车尾气的影响最大,后续进一步治理雾霾的方向为机动车尾气控制,同时燃煤源的控制也不能放松。