长沙市大气颗粒物中重金属形态分析和污染研究

论文摘要

本文使用TH-150C中流量采样器对长沙市夏季和秋季大气颗粒物（TSP）样品分别进行采样,使用重量法测定颗粒物的质量浓度,并使用BCR和Tessier形态分析法对TSP中的重金属元素的浓度和形态分布进行了定量分析研究。结果表明长沙市夏季大气颗粒物污染较为严重,平均浓度值为220.7±42μg／m3,超过国家二级标准（200μg／m3）,但四个采样点均未超出国家三级标准（300μg／m3）。从站点来看,TSP浓度高低顺序为：经开区>开福区>高开区>马坡岭；颗粒物中重金属含量高,浓度高低顺序为：Zn>Pb>Cu>Mn>Cd。从站点分布来看,重金属总浓度值大小顺序为：经开区>马坡岭>高开区>开福区,表明TSP浓度与重金属浓度关系不大。从四个站点来看,重金属的形态分布比较相似,但在含量方面还是有很大的不同；从污染因子计算中可以得出：重金属的迁移大小为：Cu>Zn>Cd>Pb>Mn；从因子分析中可以得出,这五种重金属元素主要来自于人为污染源,长沙市TSP中重金属元素在3个主要影响因子占总成因率达85%。长沙市秋季大气颗粒物污染较为严重,雨花区和火车站的TSP浓度超过大气环境质量年平均浓度二级标准200μg／m3,但三个采样点均没有超过年平均浓度三级标准；颗粒物中重金属含量高,Zn和Pb的浓度远远高于Cu和Cd的含量,其中Zn的平均浓度为2.528μg／m3,Pb为2.347μg／m3,Cu为0.187μg／m3,Cd为0.002μg／m3；颗粒物重金属的形态分析表明Cu的可生物利用态含量最高,Zn、Pb、Cd的可生物利用态含量稍低,除火车站Pb和Zn,其余的均超过了50%；在生物有效性评价中,Cu和Cd的生物有效性要大于Zn和Pb。本文还采用扫描电镜和其配套的能谱分析仪对长沙市TSP的微观形态特征进行分析研究。研究表明：硅铝酸盐类颗粒是主要成分,可能的来源是土壤扬尘和燃煤过程的一次粒子排放；长沙市TSP主要来自于土壤的扬尘、燃烧飞灰和石膏等含Ca的矿物颗粒,并且颗粒物由两种以上矿物组成；长沙市TSP中细颗粒数比粗颗粒数要多,不规则形状较多。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究依据及意义
• 1.1.1 颗粒物概述
• 1.1.2 我国大气颗粒物状况
• 1.1.3 颗粒物化学成分分析
• 1.1.4 颗粒物的危害影响
• 1.2 大气颗粒物研究现状
• 1.2.1 大气颗粒物质量浓度研究
• 1.2.2 大气颗粒物化学成分分析
• 1.2.3 大气颗粒物源解析
• 1.3 大气颗粒物中无机元素研究
• 1.3.1 颗粒物中无机元素的浓度研究
• 1.3.2 颗粒物中重金属形态分布
• 1.4 论文研究内容、思路与方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 思路与方法
• 第2章 长沙市夏季大气颗粒物中重金属的特征分析
• 2.1 研究区域状况
• 2.1.1 长沙市地理位置与气候条件
• 2.1.2 长沙市的能源与经济结构
• 2.1.3 长沙市空气质量状况
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 采样
• 2.2.2 样品分析
• 2.2.3 质量保证体系
• 2.2.4 数据分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 长沙市TSP浓度值
• 2.3.2 TSP中重金属的浓度值
• 2.3.3 TSP中重金属的形态分布
• 2.3.4 污染因子评价
• 2.3.5 因子分析源解析
• 2.4 小结
• 第3章 长沙市秋季大气颗粒物中重金属的形态分析
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 采样
• 3.1.2 仪器和试剂
• 3.1.3 处理方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 长沙市TSP的质量浓度
• 3.2.2 TSP中重金属总的污染水平
• 3.2.3 TSP中重金属的形态分布
• 3.2.4 重金属的生物有效性评价
• 3.3 小结
• 第4章 长沙市TSP的微观特征研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 样品的采集
• 4.1.2 样品分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录