论文部分内容阅读
大气细颗粒物PM2.5对大气能见度、气候变化、大气环境质量和人体健康起重要作用,也被认为是城市和区域灰霾形成的重要因子。PM2.5的化学组成总体上包括不可溶矿物质、水溶性无机盐和含碳物质等,其中有机气溶胶是其重要成分,由于有机物的物理化学性质差异很大,且部分在大气中的浓度极低,这使得从分子水平上表征颗粒有机物非常困难,目前关于PM2.5的有机组成、形成机制与来源的认识还比较有限。本文通过连续采集武汉市典型地区(交通商业密集区、工业区和植物园)不同季节PM2.5样品,采用超声萃取和BSTFA/TMCS衍生化等预处理方法,运用气相色谱/质谱(GC/MS)联用技术,精细分析PM2.5的有机化学组成。根据其质量色谱图和特征碎片离子、标准谱库和保留指数,鉴定出糖类、正构烷醇、甾醇类、邻苯二甲酸酯类以及其他含羟基化合物等含氧有机化合物,得出以下结论:(1)武汉市大气PM2.5浓度范围为18.85-454.43μg·m-3,平均浓度为144.71μg·m-3,污染较严重。(2)(2)三个采样点中糖类化合物浓度都呈现出冬季>秋季>春季>夏季的季节变化趋势。左旋葡聚糖是所有糖类化合物中浓度最高的组分,其浓度范围为147.49-2132.79 ng·m-3,最高点出现在秋季。葡萄糖和果糖呈现出相同的趋势,都表现为秋季含量最高、夏季含量最低的变化趋势。糖醇的相对含量较低,其浓度范围为14.78-278.51 ng·m-3。蔗糖和海藻糖在秋季的浓度分别为247.90 ng·m-3和27.34 ng·m-3,高于其余三个季节。(3)正构烷醇的总浓度为12.38~74.54 ng·m-3,CPI的值为3.55~11.46,呈现出明显的偶碳优势和夏季>春季>秋季>冬季的规律。(4)三个采样点甾醇总浓度变化范围分别为0.41~96.49 ng·m-3,平均浓度为8.61ng·m-3。胆甾醇在交通区的含量最高,浓度为9.52 ng·m-3。β-谷甾醇与左旋葡聚糖在秋季和冬季有着相同的变化趋势,可能都来自生物质源。(5)三个采样点中邻苯二甲酸酯类化合物浓度分别为762.26 ng·m-3(工业区)、291.57 ng·m-3(交通区)和537.11 ng·m-3(植物园)。邻苯二甲酸酯类化合物与气象因子中的温度和风速呈负相关,与湿度成正相关。武汉市PM2.5中邻苯二甲酸酯类占武汉市大气PM2.5中有机物的相对含量稳定,维持在2%-4%之间,基本不受区域传输的影响。(6)武汉市大气PM2.5中还检测到邻苯二酚、二苯并呋喃、壬醛、羟基苯甲酸、脱氢松香酸和蒎酸等6种其他含氧有机物,这6种含氧有机物因为物理化学性质特殊,常被用来作为有机示踪物。(7)通过对武汉市大气细颗粒物PM2.5样品中含氧有机物进行因子分析,结果表明工业区含氧有机物有7个来源,主要3种来源为生物质燃烧(22.971%)、植物释放(14.187%)和土壤再悬浮(13.385%)。交通区含氧有机物有6个来源,主要3种来源为土壤再悬浮(26.888%)、生物质燃烧(20.421%)和高等植物释放(14.131%)。植物区有4个来源,分别为土壤再悬浮、生物质燃烧、肉类烹饪和植物释放。