论文总字数：29828字
目 录
摘要 3
Abstract……………………………………………………………………………………………..4
一、绪论 5
1.1研究背景 5
1.1.1空气污染与气溶胶 5
1.1.2 霾及其影响因素 5
1.1.3 大气细颗粒物PM2.5概述 6
1.2国内外研究现状 6
1.3 空气污染研究方法概述 7
1.4 研究内容及意义 7
二、样品采集与实验方法 8
2.1 采样点布设 8
2.2 样品采集与保存 8
2.3 水溶性离子组分的测定 9
2.4 碳质组分的测定 9
2.5 无机（金属）元素的测定 9
三、南京北郊大气颗粒物污染特征及源解析 10
3.1 观测期间PM2.5浓度变化特征分析 10
3.2 观测期间水溶性无机离子浓度变化特征分析 11
3.3 观测期间碳质组分变化特征分析 14
3.4 水溶性无机离子组分与碳质组分之间的关系 16
3.5 南京北郊地区霾污染天气过程的源解析 17
四、结论与展望 21
4.1主要结论 21
4.2展望 22
参考文献： 23
致谢 27
南京北郊大气颗粒物污染特征及成因分析
冯星伟
，China
Abstract：The sample were collected in Nanjing northern suburb from December 21, 2015 to April 6, 2016. The main water soluble ions content, carbon content and inorganic(metal) elements were measured in order to trace the pollution sources of PM2.5. The results showed that the pollution was quite serious during the sampling period. Three phase clustering of water soluble ions showed that the different precursor from different emission source and the combination led to the discrepancies of distribution. OC and EC had a similar change trend. However, OC content was higher, while EC content was lower. OC/EC value was more than 2.0, which suggested there widely existed the secondary reaction of SOC. The main components of Mn, Ni and Cr can be judged by the inorganic (metal) elements in the process of heavy haze pollution in the northern suburbs of Nanjing. The coal combustion is the main source of discharge, followed by fuel and metal smelting. Source apportionment showed that coal combustion and vehicle exhaust were the main sources. In addition, biomass burning and metal smelting also had a certain influence over the haze processes.
Keywords:；Heavy haze pollution,；Chemical composition,；Source apportionment
一、绪论
1.1研究背景
1.1.1空气污染与气溶胶
国际标准化组织（ISO）定义空气污染即为大气污染，通常指由于人类的活动或自然过程而使得大气环境中进入某些物质，这些物质达到了一定的浓度，并能够停留一定的时间，由此危害了人类健康和福利或生态环境平衡的现象。
而气溶胶是指空气动力学当量直径（Aerodynamic equivalent diameter）在0.001~100μm之间的固体或液体微粒分散并且稳定地悬浮在气体介质中形成的胶体分散系。一般被分为以下几类：碳气溶胶（黑碳气溶胶、有机碳气溶胶）、沙尘气溶胶、硝酸盐气溶胶、硫酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。该污染物在空气中大量存在，其成分复杂且性质多变，所以危害巨大。除此之外，它还会吸收或散射大气辐射以减少到达地表的辐射量，改变系统的能量平衡，并引发了直接辐射强迫效应，影响气候系统。此外，气溶胶中有一系列的有毒有害组分，例如重金属元素、多环芳烃、硝酸盐和硫酸盐等，它们也会对大气环境及人体健康产生巨大威胁。
1.1.2 霾及其影响因素
霾是指大气水平能见度小于10km且相对湿度大于90%的天气现象[1]。霾天气的产生通常与较高浓度的以及稳定的天气状况有关[2-3]。霾天气出现时，空气中存在着数百种大气化学颗粒物质，其中主要是灰尘、硫酸、硝酸以及有机碳氢化合物让大气变得浑浊，从而导致能见度降低。并且，细粒子还携带着大量有毒物质，极大地危害人体健康和生态环境 [4]。联合国环境规划署（United Nations Environment Programme, UNEP）研究发现，每年有将近200万人因为大气细颗粒物附带的污染物过早死亡。关于欧洲29个城市、美国20个城市以及北京上海的人口死亡率的研究结果表明：大气细颗粒物浓度每升高10µg·m-3，居民死亡的危险度也随之增加0.4%—0.6%[5-8]。
有研究推断，影响霾污染天气形成和演化的关键因素有排放源直接产生的一次气溶胶、经过多次反应形成的二次气溶胶以及气溶胶的吸湿性增长[9]。同时，也有研究报道称，中国频繁出现大范围、长时间持续的霾污染事件的根本原因是大气细颗粒物PM2.5及其前体物浓度远远超过了当地的气候和地形等条件所决定的环境容量[10]。由此可见，霾污染的产生和大气细颗粒物（PM2.5）浓度急剧上升有着极其紧密的关系。
1.1.3 大气细颗粒物PM2.5概述
（空气动力学等效直径不超过2.5μm的大气颗粒物），粒径小，比表面积大，化学活性较强，易附带有毒有害物质，在大气中停留时间长且输送距离远，所以对人体健康和大气的环境质量影响较大[11]。PM2.5的成分十分复杂，包含有机成分和无机成分[12]，例如硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量元素和持久性有机污染物等[13]。
一次颗粒物与二次颗粒物是大气中的颗粒物按照其形成的过程所分成的两种形态。其中，一次颗粒物是指由污染源直接排出的液态或固态颗粒物，例如燃煤烟尘颗粒、土壤尘颗粒和海洋飞沫离子等。而二次颗粒物则为大气中某些气态污染物相互反应产生的颗粒物，或与大气成分发生反应生成的颗粒物，一般指二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等由光化学反应而形成的硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶等。
由于颗粒物大量排放，中国的霾污染非常严重[14]，京津冀、长江三角洲和珠江三角洲都出现了严重的霾污染[15-18]。气象部门的统计结果显示：经济快速发展使得城乡一体化逐步提高，也令南京地区霾污染的天数以年为单位提高[19]，污染现象愈发严重。的浓度变化、化学组分以及来源解析现在都是研究热点。
1.2国内外研究现状
霾污染天气下大气颗粒物的研究主要从以下两个方面展开：一方面是大气颗粒物的污染水平，另一方面是其时空分布。
从大气颗粒物的污染水平这一方面来讲，我国的大气颗粒物污染处于较为严重的状态，其中细颗粒物（）污染占很大的比例。有研究表明，西安霾污染期间的浓度大约是正常天气条件下浓度的3倍[20]；而在南京夏季和秋季霾污染天气条件下关于大气颗粒物污染状况的研究发现，霾污染期间，2.1μm以下呈积聚模状态的细颗粒物浓度急剧增加，这同正常天气条件相比增加了1~3倍，大气颗粒物在此期间以“单模—积聚模”分布[21]。
从大气颗粒物的时空分布这一层面来讲，因为不同地域的气候条件及地理环境存在着差别，霾污染天气的季节分布和发生的时间也不尽相同。对1961~2005年南京5个郊区气象观测站和南京气象站的地面气象观测资料分析研究显示，南京地区霾污染天气呈现出冬季最高，春秋季次之，夏季最低的季节性变化特征[22]。
针对区域性空气污染，国际上进行了一些综合研究，例如太平洋传输及化学演变实验、美国南部地区氧化物研究、海湾区域大气化学实验等。以及对亚洲地区的大气颗粒物环境变化研究、气溶胶特征实验和大气棕色云团计划等。
国内相似的大规模综合性研究较少。徐祥德等[23]在北京地区进行了大气环境现场试验，针对城市大气污染源所造成的影响的空间尺度及空间结构特进行了研究，揭示了气溶胶的局地气候效应。施晓晖等[24]利用华北地区的气象资料、TOMS气溶胶光学厚度数据，通过EOF统计方法，研讨了北京及周边城市冬季气溶胶分布特征及其效应。
近年来南京地区污染现象愈发严重，已引起社会各界的普遍重视，对的浓度变化、化学组分以及来源解析的研究成为热点。Li等[25]研究了发生南京四个季节中的雾霾事件中水溶性离子和金属元素，并解析出道路扬尘、煤炭燃烧和钢铁工业这三种主要的排放源。Kong等[26]研究了2014年南京冬季霾时期中PAHs的变化。
1.3 空气污染研究方法概述
空气污染的研究方法一般分为以下三类：现场观测研究、实验室模拟、模式模拟[27]。其中现场观测是最直接的手段，可以第一时间了解大气颗粒物的变化规律以及时空分布；但鉴于现场观测研究需要消耗大量的人力物力以及时间资源，实验室模拟这一研究方法使得实验条件可以人为地控制、改变和重复，并在机理性研究和复杂条件的研究中体现较大的优越性；而模式模拟主要是通过计算机处理化学反应，随着计算机技术的进步，模式计算获得了广泛的应用[28]。在现今空气污染的研究中，通常会结合这3种方法并加以运用，在现场观测得到污染物时空分布和变化趋势的基础上，利用实验室模拟研究反应进程变化机制，采用模式模拟的方法研究污染物在大气环境中的变化，并预测其变化趋势。
1.4 研究内容及意义
随着工业园区数量及机动车保有量增多，南京市的大气颗粒物浓度日益升高，空气污染也日益严重，其中北郊地区霾污染对当地的环境质量及人类身体健康都产生不良影响。本文主要针对南京北郊地区的重霾污染天气过程进行连续观测，然后分析大气细颗粒物（）的水溶性离子成分、碳质组分以及无机（金属）元素成分，进而研究南京北郊地区霾污染天气下大气细颗粒物（）的主要来源与转化过程，这对研究南京北郊地区重霾污染天气的成因，改善大气环境质量，以及大气污染治理具有重要的意义。
剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：29828字
相关图片展示：
该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找;
