南京北郊PM2.5化学组分及生物质燃烧影响分析

摘要

PM2.5作为大气中存在的一种主要污染物，是我国大部分城市中的空气形成雾霾的主要原因，也是对人体健康造成严重伤害的一种污染物。碳质气溶胶中的碳主要有有机碳、元素碳两大类，两者具备不同的来源特征。南京作为长江三角洲的重要一环，这些年来大气雾霾日益加重，而碳质气溶胶尤其是二次有机碳是雾霾天气下细粒物里面的主要成分。因此对该地区的碳质气溶胶污染特征及输送来源进行探索，有利于更好的服务于南京市乃至长三角地区的污染物治理。 本文采用2015年3月-2016年2月四个季节中特征月份里昼夜监测的PM2.5中有机碳(OC)、元素碳(EC)数据，对四个季节的污染物浓度水平、季节特征进行分析的同时，也对OC与EC的相关性进行了探索并对二次有机碳(SOC)进行了核算，并通过后向轨迹模型对污染气团的影响进行了分析，对PM2.5中十种水溶性离子的酸度、季节性变化、相关性以及NO3-/SO42-进行研究，对PM2.5中三种脱水糖的浓度水平、季节变化特征、左旋葡聚糖与碳组分的相关性以及生物质燃烧对南京北郊工业区的影响进行分析，得到了如下结论: (1) OC全年平均质量浓度为12.7μg·m-3，EC全年平均质量浓度为1.6μg·m-3，全年平均OC/EC值为8.8，说明本论文监测地点受化石燃料燃烧排放的影响较大，春季、夏季、秋季的OC与EC相关性相对较好，在本论文监测期间的春季、夏季、秋季中OC与EC有比较相似的来源，冬季OC与EC相关性相对较差，碳质气溶胶的来源要更为复杂，可能受到一次排放源、区域性污染气团和有机气体的光化学反应的影响等; (2)春夏季主要受到我国北方以及西北重工业发达地区污染物气团长距离传输以及江苏东北部地区局部地区污染物气团短距离输入的影响，造成南京地区的污染情况相对较重;秋季由于东部进入的海洋性气候的干净气团的净化作用，南京地区污染情况相对较好;冬季由于东部沿海地区、江苏北部工业区的局部地区短距离气团输送的影响以及来自江西，途径河南、安徽气团的影响，污染情况相对较重同时来源也较为复杂; (3)南京地区PM2.5整体来讲偏酸性，各个季节酸性情况为:春季＞夏季＞秋季＞冬季;监测期内水溶性离子的全年平均质量浓度为52.10μg·m-3，春季水溶性离子的平均质量浓度为57.16μg·m-3，夏季水溶性离子的平均质量浓度为46.25μg·m-3，秋季水溶性离子的平均质量浓度为42.75μg·m-3，冬季水溶性离子的平均质量浓度为90.0μg·m-3，水溶性离子的平均质量浓度排序为:冬季＞春季＞夏季＞秋季;PM2.5中水溶性离子主要是SO42-、NO3-、NH4+，该三种离子全年平均质量浓度依次为:19.04μg·m-3、16.88μg·m-3、12.11μg·m-3，这些离子占所有离子的91.73％;本论文监测点PM2.5中NH4+与SO42-以及NO3-以NH4HSO4、(NH4)2SO4以及NH4NO3存在，来源主要来自工业区企业生产过程中燃煤燃烧以及机动车等的尾气; (4)南京北郊PM2.5里三种脱水糖中以左旋葡聚糖的含量最多，左旋葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖的年度平均质量浓度依次为209.6 ng·m-3、19.3 ng·m-3、5.7 ng·m-3;左旋葡聚糖在个季节质量浓度排序为:秋季＞夏季＞冬季，主要是因为秋季存在一次明显的生物质燃烧污染且主要为农作物残渣的焚烧;秋季左旋葡聚糖与SOC以及OC的相关性较好，左旋葡聚糖与SOC以及OC具备较好的同源性;秋季的生物质燃烧带来的污染主要来自南京东北部方向，途经河北、山东等地最后到达南京北郊，秋季生物质燃烧对OC的贡献估算结果为21.7％，污染较重的10月13日到10月16日生物质燃烧对OC的贡献估算结果为30.1％，此次外源性的生物质燃烧对南京北郊秋季的污染影响较大。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1研究意义及目的

1．2国内外进展

1．3主要研究内容及技术路线

第二章实验设计与研究方法

2．1采样地点与时间

2．2仪器设备及样品采集

2．2．1 采样设备

2．2．2滤膜

2．2．3 采样过程

2．3样品分析

2．3．1碳质组分的测定

2．3．2水溶性离子的测定

2．3．3三种糖类化合物的测定

2．4研究方法

2．4．1 SOC的估算方法

2．4．2后向轨迹模型

2．4．3潜在污染源贡献分析(PSCF方法)

第三章南京北郊气溶胶碳组分污染特征

3．1碳质组分浓度特征

3．1．1碳质组分浓度水平

3．1．2碳质组分季节变化特征

3．2有机碳、元素碳相关性分析及二次有机碳估算

3．2．1有机碳、元素碳相关性分析

3．2．2二次有机碳的估算

3．3后向轨迹分析

3．4本章小结

第四章南京北郊工业区气溶胶水溶性离子污染特征

4．1 水溶性离子的浓度变化特征

4．1．1 水溶性离子的酸度

4．1．2水溶性离子的季节变化特征

4．2水溶性离子的相关性分析

4．3 NO3-与SO42-比值分析

4．4本章小结

第五章生物质燃烧与南京北郊碳质气溶胶的关系

5．1气溶胶碳组分和三种糖类浓度特征

5．1．1碳质气溶胶和三种糖类浓度水平

5．1．2三种糖类浓度季节变化特征

5．1．3 左旋葡聚糖与碳组分相关性分析

5．2生物质燃烧后向轨迹分析

5．3生物质燃烧对南京北郊碳质气溶胶的贡献量

5．4本章小结

第六章总结与展望

6．1结论

6．2本研究特色与创新点

6．3展望

参考文献

个人简介

致谢