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重庆大学
博士学位论文
重庆主城区大气可吸入颗粒物与雾水污染特征研究
姓名:罗清泉
申请学位级别:博士
专业:采矿工程
指导教师:鲜学福
20050401
中文摘要

摘要

随着人类活动的不断加剧,大气中微粒的不断增加带来的对气候、环境
和人体健康的影响已引起了人们的日益关注,城市大气颗粒物污染已成为研
究的热点课题。我国颗粒物污染问题十分严重,大部分城市在绝大部分天数
首要空气污染物均为 PM10。重庆市 2000~2003 年 PM10 平均值基本维持在
3
150ug/m 左右,超过国家空气质量二级标准 50%。对重庆主城区 PM10 和雾水
进行采样和全样品分析的研究十分重要和必要。本文紧密围绕当前城市空气
污染研究的热点和前沿问题,通过系统的野外采样、外场观测、室内分析和
模型计算等研究方法,对颗粒物、雾、雾水、雨水的物理化学特征以及颗粒
物的来源进行了比较全面的研究。主要包括以下几方面内容:
(1)重庆市 PM10 浓度的时空变化规律研究。研究了重庆市区和远郊区
清洁对照点在不同季节及一天中的不同时段中 PM10 及污染水平变化。本研究
针对上述问题进行调查,探讨了重庆大气 PM10 和的时空变化规律以及气象因
子对颗粒物污染的影响。研究表明:
-3 -3
主城区 PM10 平均浓度为 159µgm ,清洁对照点的缙云山为 µg m ,城区
两个采样点颗粒物超过国家环境空气质量二级标准 倍,是缙云山清洁对照点
的 倍。市区和清洁对照点大气颗粒物污染水平具有明显的季节性。城区两个
采样点 PM10 浓度冬季最高,夏季最低,而清洁对照点的最大浓度也出现在冬季,
但最低浓度出现在春季。
大气粒子平均个数为 个/立方厘米,最大浓度为 个/立方厘米,最
小浓度为 个/立方厘米。和十年前相比,大于 微米的大气粒子平均数浓度
增加了 倍。
大气粒子数浓度有明显的日变化,夜间和上午的浓度值较大,而午后的
浓度值较小。而影响我市冬季能见度最大的是直径在 - 粒子。
(2)PM10 化学性质的研究。利用 XRF 研究了不同来源的颗粒物表面有
害金属元素的组成;使用离子色谱(IC)分析了重庆市大气颗粒物中可溶无机组
分含量。研究表明:
颗粒物全样 Fe 的元素浓度是所有 19 种元素中含量最高,其次为 Zn 元素和
Pb 元素。交通干道上 PM10 样品中水溶和全样微量元素的含量明显低于环境大气
+
PM10 的 9 种水溶微量元素总含量。PM10 水溶性阳离子的年均浓度分别为:Na
3 + 3 + 3 2+ 3 2+
μg/m 、NH4 、K 和 Ca 。Ca 是四种阳离子
中浓度最高的,分别是其他三种阳离子浓度的 、 和 倍。水溶性阴离子
I
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- 3 - 3 2- 3 2-
年均浓度分别为:Cl 、NO3 、SO4 。SO4 是三
种阴离子中浓度最高的,是其他两种阴离子浓度的中最高的 和 倍。
- 2-
无论是市区还是清洁对照点,颗粒物中[NO3 ]/[ SO4 ]比值均比较低,说明我
市大气污染类型仍然以固定点源污染物的排放为主。
(3)雾物理化学特征研究。主要包括采集雾水样,观测雾滴谱分布规律,
分析雾滴谱、含水量特征及雾水的化学组分,研究了它们与大气能见度和大
气污染状况之间的关系。研究表明:雾滴平均数密度比 10 年前增大近 10 倍,
平均直径减小 倍,含水量增加 3 倍。雾水中离子浓度明显比雨水高。
(4)颗粒物来源解析研究。采用化学质量平衡(CMB) 颗粒物来源解析
模型,定量讨论了燃煤、交通运输、冶金、建筑等人类活动中污染排放对大
气颗粒物的贡献率。研究表明:来源解析结果表明,扬尘、建筑尘和燃煤尘
是影响我市大气颗粒物污染状况的最重要来源。
论文研究获得的主要创新点:
(1)紧密结合当前城市空气污染研究的热点“城市颗粒物污染特征和控
制技术与政策”这一国际性前沿研究课题,在重庆首次将颗粒物——雾滴谱
——雾水——雨水作为一个整体来研究。
(2)比较系统全面地研究了大气可吸入颗粒物质量浓度和化学组分时空
分布特征、颗粒物来源构成,提出了颗粒物污染控制对策, 对主城区颗粒物
污染的治理具有重要的理论指导意义。
(3)除对大气粒子