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苯系物(苯、甲苯、二甲苯等)是光化学污染的重要前体物,也是二次有机气溶胶的重要来源。同时苯系物也是有毒气体,对人类健康产生极大危害。随着环境污染问题的日益严重,苯系物污染也受到人们普遍的关注,因而开展大气中苯系物的快速监测技术研究、苯系物的监测及其来源特征分析,对于环境污染的治理具有重要意义。
本文基于差分吸收光谱技术(DOAS)开展对于交通源、工业源的苯系物污染研究工作,采用长光程DOAS系统以及便携式DOAS系统研究了交通道路、机动车尾气及化工区的苯系物排放浓度及其特征。论文主要包括以下研究内容:(1)针对不同类型的气体吸收光谱特征,比较了三种数字滤波对扣除吸收光谱中“慢变化”的效果;采用Savitzky-Golay滤波,有效的消除O2二聚物的吸收干扰,提高系统测量苯系物灵敏度。(2)分析和确定了便携式DOAS系统反演苯系物的最优波段、测量光程等实验参数,改进了信噪比;并探讨了便携式系统中O2干扰影响和扣除方法,采用绝对法进行苯系物的反演。(3)利用长光程DOAS系统,在2010年11月亚运会期间,对广州市交通主干道边开展了对于苯系物的外场测量,测量结果显示:苯系物夜间浓度值较高,苯的平均浓度为15.9μg·m-3、甲苯为61.3μg·m-3、对二甲苯为6.5μg·m-3、间二甲苯为16.9μg·m-3、苯酚为0.88μg·m-3,甲苯与苯的比值分布在1.2~6.16,与交通排放CO之间的相关系数为0.78。揭示苯系物的源特征,其主要来自于交通排放,然而非交通排放,如工业源或加油站等也有重要的贡献,观测期间的高值主要来自于非交通排放。(4)采用便携式系统测量了机动车尾气(汽油机、柴油机)、汽油挥发和石油化工厂区的苯系物排放浓度及其特征。实验验证了便携式系统参数选择的正确性。结果表明,汽油车尾气中的苯、甲苯、间二甲苯要明显高于柴油车尾气,汽油车和柴油车尾气中甲苯与苯(T/B)的比值分别为2.71、1.51,机动车尾气中的T/B值与石油化工排放(T/B为0.26)差别较大。
论文研究工作表明差分吸收光谱技术是探测大气中苯系物的有力技术,便携式DOAS更具有机动性,可应用于机动车、工业源以及应急监测。