大气颗粒物来源解析.docx
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大气颗粒物来源解析
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第一章绪论
作为发展中的中国，就目前局势来说大气污染程度愈来愈严重，因为我国在
环境治理中，对看得见、摸得着的水污染与固体荒弃治理和市场化关注度较高，
而对大气污染治理，向来以来，比水和固废的治理度就低。
因此这部分市场的推
动也是相对单薄的。
近今年陪伴着中国华北地域日久集聚终于迸发出的雾霾天气问题，却引起了
社会对大气污染的关注度提高到新的层面。
实质上我国的大气污染防治工作在前
几年已经开始逐渐展开，2002年开始，我国出台了一系列的举措，对节能减排
的倡导有了必定的成就，同年8月公布了《节能减排“十二五规划》，从各项政
策中对大气污染防治都起到必定的踊跃作用。
依据前瞻家产研究院最新数据表
明，我国2000-2011年，工业废气排放量年均增速19.06%，11年间增添了2.39
倍。
1.1PM的概略
PM2.5指的是大气中空气动力学当量直径小于2.5mm的颗粒物[1]。
民众较为
熟习的获知空气污介入数是在当下城市空气质量预告、指数中的可吸入颗粒物和
总悬浮颗粒物。
此中，能够经过人体的组织器官与外界进行气体互换吸入的直径
比2.5μm大、等于或小于10μm的颗粒物往常是指可吸入颗粒物，往常用PM10
来表示；而直径小于或等于100微米的颗粒物被定义为总悬浮颗粒物，也称为
PM100跟着研究的深入以及监测水平的提高，科学家渐渐采纳PM2.5来指示大气环
境质量，空气污染的指数越严重，这个值就越高，称为PM2.5。
跟着研究的深入
以及监测水平的提高，科学家渐渐采纳PM2.5来指示大气环境质量，这个值越高，
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就代表空气污染越严重。
在空气中每立方米的可吸入颗粒物的值越高，代表空气
污染越严重。
颗粒物的直径小于或等于2.5微米，是细颗粒物与粗颗粒物的评判标准也是
主要的差异，体积要比PM10小的多，比人类的头发还有要细上很多，是头发的
十分之一的大小。
大气中颗粒物的粒径要小于2.5微米和粗颗粒物对照，别看
PM2.5粒径小却危害巨大，它的表层含有很多有毒、有害的物质，不单这样它还
有在大气中的逗留时间长、输送距离远等特色，对民众的身体健康和空气质量有
很大的影响.所以政府在2012年2月增添了PM2.5监测指标。
1.1.1为何使用PM2.5取代PM10
悬浮的颗粒物在空气中散布的比较广且粒径散布围。
是大气颗粒物中粒径比
较小的一部分，2.5微米还波及到人体健康的重要环节
——PM2.5俗称“可入肺颗
粒物”。
颗粒物小于10个微米，就能够经过人体的鼻腔的过滤系统进而进入人的
呼吸道，主假如上呼吸道，而当小于2.5微米的时候就能够轻松进入支气管，粒
径再小一点，就能够达到人体的支气管尾端。
想穿透肺泡再进入人体的血液循环
只需小于0.1微米即可。
人体大批呼吸进粒径越小的颗粒物对身体产生的危害就
越大。
所以由此可知，相对于PM10来说，从健康危害以及环境危害可知PM2.5
的危害更为的大。
所以要用PM2.5取代PM10。
PM2.5的根源
PM2.5的主要根源是：
1）热电厂发电使用的焚烧资料在焚烧过程中产生的；
2）轻重工业在生产制造过程中产生的；3）各种类汽车因为化石燃料经过焚烧而
排放的残留物如尾气等。
绝大多半颗粒物中表层含有重金属等有毒有害物质。
挥
发性有机物等往常主要产生2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）。
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PM2.5的主要根源主要有自然源和人为源两种，可是后者的危害性比前者大。
自然源的种类包含自然界土壤飞尘、因为海水泡珠飞溅而形成的海盐、植物
花粉、孢子、细菌等。
常常在自然界中的灾祸事件也是形成可吸入颗粒物的根源
如：
火山迸发喷发的大批的火山灰，丛林大火或裸露的煤炭大火及沙尘暴事件都
将会将大批细颗粒物输送到大气层中。
此中有三种源：
固定焚烧源、工业过程源和流动源，这三类统称为人为源。
固定源主要根源是燃料的焚烧源，比如各样工业加工过程中的供热如（工业发电、
冶金制造、石油开发利用、化学品、纺织印染等）以及餐厨烹调过程中使用的燃
煤、燃气或燃油排放的烟尘。
流动源包含了各种交通工具在运转工程中使用燃料
时向大气中排放的尾气。
此中固定源中工业供热占了此中一部分比率，固定焚烧源焚烧比如工业锅
炉、热电厂，利用燃料焚烧时产生的热量，为发电、工业生产和生活供给热能和
动力的焚烧设备。
固定焚烧源的第一部分主要包含热能、电力、工业和民用四个
部门；第二部分主要包含生物质、煤炭、各样气体和液体燃料；第三部分下则涵
盖了各样详细的焚烧设备。
工业过程源主假如指工业制造过程中，对工业原料进行物理和化学转变为目
的的工业设备。
各种类的建筑资料、工业有色冶金、钢铁生产和化工加工这四种
行业种类为工业过程源的第一级分类；对上述行业的各样产品为第二级分类；产
品制造的主要工艺技术和设备工业过程源的一次为第三级分类。
PM2.5的排放主
要有两个部分：
1、有组织排放，有组织排放四级分类主要包含五种污染控制技
术以及无除尘设备的状况，如袋式除尘、一般电除尘、高效电除尘、湿式除尘、
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机械式除尘等。
2、另一种则为无组织排放，无组织排放的第四级分类包含无控
制、一般控制和高效控制三种。
流动源为能够挪动、运载各样客货交通设备和机械设备。
流动源共分为五
种污染控制水平，道路流动源和非道路流动源两个部分为第一级分类；燃料类如
汽、柴油、燃料油、天然气、液化石油气等种类为第二级分类；各样类其余灵活
车、非道路交通工具和机械等为第三级分类。
道路流动源的第四级分类包含无控、
国Ⅰ、国Ⅱ、国Ⅲ和国Ⅳ共五种污染控制水平；非道路流动源均按无控状况办理。
依据对工业地区的PM2.5形成的研究，污染根源主要根源为：
第一、工业生
产和加工过程中由原料经过加工工业设备形成的有组织或许无组织排放。
第二、
生产加工过程中使用的燃料焚烧。
第三、大型柴油载货车辆、黄标车高污染排放
尾气。
第四、其余形式排放污染物。
PM2.5化学构成构造形式
PM2.5的化学构成构造形式十分复杂，此中包含时间和空间的不一样，化学成
分包含无机成分、有机成分、微量金属元素、元素碳（EC）、生物物质（细菌、病
菌、霉菌等）等。
因为颗粒物的根源不一样以及化学构成不一样，所以颗粒物的化学
构成可用来进行颗粒物的根源剖析。
有机碳（OC）和元素碳（EC）是大气中含碳粒子主要的构成的部分，有机碳是细
颗粒物中组分含量最高的部分，而元素碳的化学构造形态就仿佛不纯的石墨。
PM2.5的危害
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从PM2.5的体积来讲，对于民众的一般观点来讲感觉危险物越大，危险系数就大一分，其实否则从颗粒物的体积来讲越是渺小其实对人体以及对环境造成的危害越大，颗粒物粒径在2.5-10微米之间，能够被鼻腔部绒毛阻拦且痰液可将颗粒物排出体外，所以相对而言对人体健康危害相对较小;而颗粒物粒径在2.5微
米以下的细颗粒物，因为过于渺小，鼻腔部绒毛以及人体的自然过滤系统都没法阻拦过滤，以致其深入到人体呼吸道细支气管的尾端和进入肺泡，扰乱肺部正常的运作有碍气体互换，简单引起包含肺部的哮喘、各种快慢支气管炎，严重的引发心血管病等各方面的疾病。
大气颗粒物的危害不问可知即可严重危害人类身体健康同时也造成全世界天气城市能见度的降低。
近几年因为PM2.5所引起的环境事件屡有发生，特别是在工业较为发达的地区或大中型城市，它危害也为大家所熟知，广大民众和有关部门对环境的重视及治理力度日渐加大，平时重视PM2.5浓度的状况，深入展开对于PM2.5的监测和研究工作势在必行。
1.2外国研究现状
现现在，PM2.5是各个发达以及发展中不行防止的问题，欧洲以及美国等早
在几十年前就展开了对PM2.5的污染特色、排放清单、排放特色谱、源分析以及
细颗粒物对空气的能见度和人体健康影响等方面进行了大规模的研究。
此中
Sawant等[2]在美国加州地域南部空气污染最严重MiraLoma等地域对PM2.5污染
物化学构成进行研究，研究表示该地域PM2.5的浓度远远高于其余美国地域。
在
某一地域，PM2.5及其二次粒子的前体物的浓度被这个地域的地域源以及地域的
地区性源的排放与气象条件所影响；一座中等城市的主城区与周边的郊区、乡村
地域对照，主城区一次颗粒物（EC，OC）的浓度要远远比四周郊区以及乡村地域高，
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而二次颗粒物在地域性的空间散布上相对均匀；PM2.5的浓度跟着春夏秋冬的不
同但却有规律的变化。
往常不一样地域的PM2.5与PM10的质量浓度比有所不一样，一
般而言在二分之一与五分之四之间；从季节性上讲，这一比率夏天要略低于秋天
的。
在PM2.5排放清单研究方面，CARB委员会对排放源清单研究的更为的深入，
1982年统计的一次排放源清单达70余种之多，为了更为细分排放源清单，所以
在以前的基础上又于1987年进一步分出了455种。
CARB因为排放特色的不一样
将城市TSP，PM10，PM2.5的一次排放源区分为4大类：
第一类是挪动源排放；第
二类是固定源的焚烧过程排放，第三类是固定源的工业过程排放，第四类是无组
织排放。
在一座城市的城区区围，对PM2.5的浓度有重要的贡献的主要为气溶胶
类物质（SOx，NOx，NH3，VOCs，CO）的排放，甚至比一次源的贡献还要大。
大概
上一致的主假如气态污染物的排放源与一次粒子的排放源（最明显的差异是道路
源和建筑活动源基本不排放气态污染物），可是在某些状况下仍是存在明显的差
异比方其排放特色和排放水平。
欧洲以及美国的科研人员对地壳物质、固定以及
挪动排放源等在PM2.5源排放特色谱的研究方面，研究较为全面的是对污染源的
排放特色，并成立了用于源分析研究和成立分析源研究排放特色的谱库。
在中国对于PM2.5颗粒物的研究起步相对较晚，先期的工作主假如剖析PM2.5
浓度与气象的关系。
中国的API却没有把PM2.5归入监测之列。
直到近些年，工
业生产相对照较集中的华北地域因PM2.5占到了整个空气悬浮颗粒物重量的大
半。
直到2013年雾霾天气的迸发，直接影响了京津冀地域，才惹起人们的警备，
国PM2.5的研究工作才愈来愈遇到重视。
PM2.5对光的散射作用比较强，在不利的
气象条件下更简单以致灰霾形成。
在09年年初伊始，我国的环保部门从1月至
12月对国大中小各种类城市包含（天津、、、上海、）进行了灰霾天的试点监
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测，结果显示，各试点城市均不一样程度的产生了灰霾天气；此中天津灰霾天占全
年天气的15%，为30%天，35%天，上海33%天，37%天。
而我国细颗粒物污染与
全世界围的各大主要城市的大气污染物现状对照状况依旧严重，加拿大科学家在
2010年利用太空的卫星丈量数据技术经过电脑计算机绘制的信息制作的地图展
示了2001年至2006年全世界均匀PM2.5散布状况，地图显示，越是城市的经济十
散发达，人口较为集中的地区，随之产生的细颗粒物的浓度就越高。
近几年跟着
空气污染问题的日趋严重，国对于
PM2.5
的研究愈来愈重视，也获得了必定的成
果，可是大多半研究都是集中在北京、上海、珠三角和天津地域，市对于PM2.5
的研究还比较少，并且目前国针对
PM2.5
的研究大多限制于宏观地区上，缺少对
于详细问题和详细地区对象的深入研究，因为在近代中国在工业化进度中与欧美
对比，不论是基础工业设备或许法律制度都存在不小的差距，我们一定认清中国
很多的乡镇公司经营者学问较浅，环境保护意识单薄，所建厂房大多建设在原有
自用土地上布局比较分别，规模体现作坊式许多且未经合理规划，未经“环保三
同时”制度实行。
设备技术落伍，设备旧问题较突出，多波及造纸、印染、建材、
化工及金属冶炼等粗加工行业多为重污染因为欧美在发展过程中裁减转移进入
中国。
公司决议者常常多侧重眼前的经济效益，选址盲目，乱占耕地，滥垦乱伐，
以致山林、耕地遇到破坏，资源利用率低下，忽视长久的环境和社会效益。
1.3本文研究的容及意义
本文研究的容及技术路线
第一章：
绪论主要针对PM2.5的观点进行剖析论述本文的研究背景、研究意
义及外国研究状况。
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第二章：
对大气污染根源进行分析，对市工业区PM2.5、SO2、NO2、CO、
O3进行了连续的数据采集，为后边的章节做铺垫。
第三章：
结合多重分型理论，依据对PM2.5采集数据的剖析，主要剖析了
样品中有机碳OC、元素碳EC、水溶性离子及无机元素等微量元素。
剖析了市
PM2.5化学构成特征，对市工业区各种灵活车尾气和工业生产燃煤的PM2.5年
排放量进行了估量，剖析了各种类柴油车和汽油车对PM2.5的影响。
鉴于对数
据采集的剖析，提出形成PM2.5的主要原由问题及怎样降低PM2.5的对策剖析。
第四章：
总结全文，以及对此后工作的展望。
资料调研
苏州市布点采样
样品剖析
水溶性离子无机元素有机碳和元素碳
化学成份特征
总结与议论
解决方法
图1-1技术路线
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第二章大气颗粒物根源分析
2.1颗粒物根源的发展
颗粒物源分析技术是对大气环境中颗粒物的根源进行定性或定量研究的技
术，能够全面地成立颗粒物排放源和大气环境质量之间的关系。
2.2监测地址的选择和布设
本次研究针对市工业区的PM2.5浓度、影响要素及其根源进行剖析。
监测地址的选择：
市位于省的东南部地域，长江三角洲中部，跟着长江三角洲经济地带的兴起，
经济地带家产构造以第二家产为主体，三产发展速度较快。
我国现行宏观分类
是按三次家产区分，农林牧渔及其配套的服务生产部门为第一家产；各样产品生
产制造和建筑业为第二家产；各样服务业性质行业如信息科技、文教卫生、餐饮
住宿、商业贸易、交通运输及公共机构部门为第三家产。
跟着加工、制造家产以
及餐饮业的不停增加，城市人口密集度增添，灵活车保有量成倍增添，环境污染
问题日趋严重，而大气污染问题中，PM2.5的污染问题尤其严重。
2.2.1监测点的布设
以市吴江区某工业集中地J小区凑近马路边的居民楼楼顶为固定监测点（居
民楼距马路直径>60m以上）。
2.3PM2.5浓度监测和样品釆集办理
本研究所使用的仪器为美国赛默飞世尔公司生产的PDR-1500型颗粒物监
测仪。
该仪器颗粒物的原理是经过散射光强与校准颗粒物质量浓度的关系，及时
计算并显示质量浓度。
拥有丈量精度准、携带方便等长处。
同时装备釆样滤膜夹
及37mm玻璃纤维滤膜，能够采集PM2.5颗粒物样品。
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本研究于2014年的7月~8月、2014年的12月使用PDR-1500型颗粒物监
测仪，连续进行PM2.5浓度监测和样品采集，釆样流量设定为2L/min，釆样高度
为15m，以周为单位，以A高楼9层为固定监测点（A高楼距马路直线距离>60m
以上），连续进行PM2.5浓度监测和样品釆集。
依据市某工业区生产以及大气污
染特色，污染源选择为以下6种：
马路扬尘、建筑工地尘、厨房油烟、工业燃煤、
柴油车尾气、汽油车尾气。
为了使污染源样品的釆集更为有真切性，正确性依据平时工作的经验，对不
同的污染源釆样采纳以下方式：
（1）马路扬尘
以监测点东南西北4个方向以及中心作为釆样地区，釆集最凑近马路边的
土壤，将各地区采集的5个样品混淆为一个样品。
在实验室中对釆取的样品进行
干燥、备滤，利用再悬浮的方式对马路扬尘进行釆样。
（2）建筑工地尘
以监测点为中心，分别对邻近的建筑工地地表灰尘进行采样，将采集到的
样品混淆为一个样品。
在实验室中对样品进行干燥、条滤，利用再悬浮的方式对
建筑工地尘进行采样。
（3）餐饮店厨房油烟源
餐饮店厨房油烟属于高温高湿气体且油烟量较大，为了釆样的真切性以及
防止对釆样仪器造成伤害，釆用烟道稀释的方法对抽放油烟源进行釆集。
采样入
口瞄准抽油烟机的排气口，对不一样餐饮店进行多次釆样。
（4）灵活车尾气
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目前对于灵活车尾气样品的釆集主要有三种方法：
汽车排气管5M釆样、交
通地道釆样以及马路双侧釆集空气样品代表灵活车尾气排放。
本研究釆用烟道稀
释装置，对汽油车和柴油车尾气进行多次釆样。
（5）工业燃煤
经过对市工业燃煤公司的检查，釆样地址选用为市某纺织后整理厂燃煤锅
炉，经过锅炉烟道留有的釆样口进行样品釆集。
因为烟道温湿度较大且浓度较高，
釆用烟道稀释装置进行釆样。
采样滤膜选择为Munktell公司的石英滤膜（37x37mni）采集颗粒物样品。
釆样
前将空白滤膜在马弗炉中高温烘烤2小时，以除去滤膜中挥发性成分对化学剖析
带来的影响，而后将滤膜在恒温恒湿（T=20℃，RH=50%）的条件下搁置一天至基
本恒重，使用精度为10|μg的微量电子天平（SartoriusME5-F）进行称重。
称重完
成后将滤膜放回滤膜夹中，4℃下保留待用。
釆样后的滤膜立刻放回原滤膜夹中，
4℃保留。
称重前先将滤膜在恒温恒湿（T=20℃，RH=50%）条件下搁置一天至
基本恒重后，釆用微量电子天平称重。
称重后将滤膜放回滤膜夹，4℃下保留。
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2.4样品化学成分剖析
-水溶性离子
水溶性离子剖析釆用普仁仪器公司生产的PIC-10A型离子色谱仪。
详细操
作为：
将采集到的污染源和大气环境样品滤膜均匀分为4份，将此中的1/4样品
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滤膜剪碎后搁置于10ml容量瓶中，加入10ml去离子水（Milli-QGradient，
MilliporeCompany，美国），用超声波冲洗仪（CPXH-1800型，上海恒奇厂）超声
提取40分钟。
提取液经上海ANPEL公司的水相聚醚讽针式滤器（孔径0.22lum，
（pl3min）过滤2次后进样剖析。
阳离子检测使用MetrosepC4-150/4.0分别柱和
MetrosepC4Guard保护柱，淋洗液为1.8肖酸和0.7mmol/L的2，6-吡啶二羧
酸的混淆溶液，流速为1.0阴离子检测使用MetrosepASupp5-150/4.0分别柱和
MetrosepASupp4/5Guard保护柱，淋洗液为3.2mmol/L的碳酸纳和1.0mmol/L
的碳酸氢钠的混淆溶液，为
2-
、
1.4ml/min。
本研究测定的11种无机离子为：
SO4
-
-
-
3-
-
+
+
、NH
+
2+2+
。
NO
.NO
、F
、PO
、CI
、Na
、K
4
、Mg
、Ca
2
3
4
-无机元素
无机元素剖析使用Spectro等离子体原子发射光谱仪（上海拓普思公司），与
传统无机剖析技术对比，ICP-MS技术拥有检出限最低、动向线性围最宽、剖析
速度快、剖析精细度高、ICAL智能逻辑系统校订，使仪器使用更为精确，可提
供精确的同位素信息、可进行多元素同时测定平剖析特征。
颗粒物样品需要溶解成均一、澄清的溶液，而后进入ICP-MS剖析。
本研究
釆用了强酸消解样品，方详细法为：
将1/4滤膜剪碎放入消解罐中，加入
5mLHNO3，2mLHClO4。
静置留宿，在电加热板上加热溶解，待蒸至近干取下冷
却。
用10ml左右的HNO3冲刷消解墙瓶壁，再将消解墙放到电热板上保持10
分钟微沸。
用定量滤纸过滤后转移到25ml容量瓶中，用HNO3定容，移至聚乙
烯塑料瓶中待测。
测定条件为:
RF功率1200W，载气流速1.06L/min，蠕动泵流
速0.5L/min，雾化室温度:
2摄氏度。
氧化物指标：
0.45%，双电荷指标：
1.01%。
每个样品重复测3次，仪器的稳固性依据标元素的相对标准偏差来控制。
本研究
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共剖析了A1、Cr、Mn、Fe>Ni、Zn、Cu、Cd、Pb、Ti共10种元素的含量，标
准样品选用了Agilent公司供给的环境校准标准（EnvironmentalCabibration
Standard，Part#5183.4688），使用土壤标准物质和煤飞灰标准物质测算元素的
回收率。
-有机碳OC和元素碳EC
本研究使用美国荒漠研究所（DRI）研制的Model2001a热光碳剖析仪
（ThermalOpticalCarbonAnalyzer）。
此中较为介绍方法是样品中OC、EC的含量
依据IMPROVE剖析协议规定的热光反射法（TOR
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