徐先莽:长江中下游江面雾水化学与典型城市大气气溶胶污染形成过程、健康风险研究论文

徐先莽:长江中下游江面雾水化学与典型城市大气气溶胶污染形成过程、健康风险研究论文

本文主要研究内容

作者徐先莽(2019)在《长江中下游江面雾水化学与典型城市大气气溶胶污染形成过程、健康风险研究》一文中研究指出:近几十年来,随着经济发展、工业生产和城镇化建设,我国机动车保有量和能源消耗迅速增加。与此同时,我国的空气污染状况正变得越来越严重。在我国北方地区及经济发达的东部沿海地区,大规模雾霾事件频繁发生,由此带来的环境和健康问题受到社会各界的广泛关注。大气气溶胶作为灰霾过程的主要污染物,不但能够导致能见度降低,对人们的日常生活带来负面影响,而且会对太阳辐射及全球生态系统造成严重危害。本研究将从大气雾水,大气细颗粒物和大气碳质气溶胶污染特征三个方面对我国的大气气溶胶污染现状、主要污染排放来源和健康风险展开分析和探讨。本研究通过外场观测对长江中下游地区江面雾水化学特征及其污染来源进行了分析和探讨,并对我国长江中下流地区大气气溶胶污染现状及区域污染特征做了总结。在本研究中,三级云雾水采样器被安置在一艘科考船上,对长江地区江面雾水样品采用移动式采集。本研究对雾水中一些重要的化学特征进行了分析和探讨,主要包括:pH,电导率,H2O2,HCHO,S(IV),十种无机离子(Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+,F,Cl-,NO2-,SO42-,NOO3),七种有机酸盐(甲酸盐,乙酸盐,丙酸盐,丁酸盐,甲磺酸盐,草酸盐,乳酸盐),以及十六种痕量金属元素(Al,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Sr,Cd,Ba,Tl,Pb)等。研究结果表明:三级雾水样品的pH值范围从弱酸性(pH=4.30)到中性(pH=7.05);电导率范围从32.37到436.30 μS cm-1。无机离子和有机酸物种浓度在不同的雾水样品采集区呈现出较大差异,这可能是由于受到了沿岸人为排放因素的影响。在长江中下游地区,雾水中主要的阳离子污染物是NH4+和Ca2+,分别占总水溶性离子的12.35%和29.07%。主要的阴离子污染物是S042-和N03-,分别占总水溶性离子的25.52%和12.93%。主要的有机酸污染物是甲酸盐和草酸盐,分别占有机酸总量的45.28%和28.03%。Al,Fe,Zn和Ba在被检测的痕量金属元素中占主导,分别占34.6%,16.4%,19.3%和20.9%。研究结果表明,污染物可能主要来源于沿岸人为活动,主要包括能源燃料燃烧,生物质燃烧,钢铁冶炼,采石作业,以及人们的日常生活排放等。此外,非人为因素主要包括自然背景值和海洋上空气团的长距离传输也对长江中下游地区江面雾水的污染状况有一定影响。本文还研究了北京地区大气细颗粒物的化学特征、污染物排放来源及健康风险,并对我国北方地区大气气溶胶污染现状及排放来源做了分析和总结。在本研究中,细颗粒物样品每8小时收集一次。本文系统地分析讨论了细颗粒物的化学组成及其排放来源,主要包括:水溶性离子(WSI),有机碳(OC),元素碳(EC)和二次有机碳。PM2.5中总水溶性离子(TWSI),OC,和SOC的日变化顺序是:16:00-24:00>08:00-16:00>00:00-08:00。由于受居民燃煤的夜间供暖燃烧排放影响,一次有机碳(POC)和EC的浓度谷值均在白天08:00-16:00时间段被观测到。而SOC/OC的最高比值也同样出现在白天08:00-16:00时间段,这可能与在太阳辐射相对较强和温度相对较高的白天,更有利于SOC的形成有关。本研究还使用正定矩阵因子法(PMF),后推气流轨迹聚类分析,和潜在源贡献函数(PSCF)分析,对PM2.5组分的主要排放来源和潜在源空间分布状况进行了分析。研究结果表明:六个主要排放源,包括二次无机气溶胶,煤炭燃烧,工业和交通排放,道路粉尘,土壤和建筑粉尘,生物质燃烧分别对PM2.5污染提供了29%,21%,17%,16%,9%和8%的贡献率。本研究还对各物种的潜在区域排放源进行了分析,这些潜在排放区域源能够通过远距离传输方式对北京地区空气质量状况产生影响。PSCF分析结果表明,影响北京地区空气质量状况的潜在区域排放源主要分布在山东西部,河北南部,河南北部,内蒙古西部,陕西北部和整个山西省境内。这些地区应当作为我国大气污染控制的重点区域,以便改善我国北方地区的空气质量状况。本研究还利用PM2.5暴露反应函数,对北京地区因PM2.5污染而产生的健康和经济效应进行了评估。研究结果表明,在冬季灰霾爆发期间,北京地区因受PM25污染而过早死亡的估算人数约为2032例,占2016年北京地区年总死亡人口的1.4%。在被估算的过早死亡人群中,肺癌过早死亡人数最高,占这些过早死亡人数的58.1%。就经济效应而言,灰霾爆发导致的总经济损失达到9.676亿美元,占北京地区2016年全年GDP的2.5‰。其中,肺癌造成的经济损失最高,达到3.66亿美元。其次是慢性支气管炎,呼吸系统疾病死亡,急性支气管炎和心血管疾病死亡。本研究还对济南地区的大气碳质气溶胶化学组成,潜在排放来源分布以及健康风险进行了分析和估算。济南市作为我国东部人口密集,经济发达的重要城市之一,其大气碳质气溶胶污染特征在一定程度上能够代表我国东部沿海地区大气气溶胶的污染状况。研究结果表明,观测期间,济南地区PM2.5的平均浓度达88±52 μg m3,这一浓度超过了我国环境空气质量标准的2倍(35μμg m-3)。PM2.5中的POC、SOC和EC的平均浓度分别为5.45,2.59,2.76μg m-3。在灰霾天,POC和EC浓度是清洁天的1.86倍,大气碳质气溶胶的一次源排放对灰霾天气的形成有着重要影响。SOC浓度无论是在灰霾天还是清洁天,其浓度差异并不十分明显,其对OC总浓度大约贡献了32.4±9.6%。另外,研究结果表明,与灰霾天相比,清洁天气条件下,碳质气溶胶对PM2.5的贡献率更高。这可能与PM25中SOC的浓度比重在清洁天更高有关。本研究还分别对济南地区灰霾天和清洁天OC、EC的线性关系做了分析。研究结果表明,在灰霾天,OC和EC具有较高的相关性(R2=0.7856),这说明在灰霾过程中,OC和EC有相似的排放和传输源。但在清洁天,OC和EC的线性相关性相对较低(R2=0.4786)。分析认为,这可能主要是由于SOC对PM25在清洁天的贡献大于其在灰霾天的作用。本研究还通过后推气流轨迹聚类和PSCF分析对可能影响济南地区空气质量状况的潜在区域排放源做了分析和探讨。结果表明,影响济南地区大气碳质气溶胶污染的潜在区域源主要分布在山东省境内,以及浙江和安徽省北部地区。最后本研究对济南地区观测期间因PM2 5污染而产生的健康风险和经济效应做了评估。结果表明,因受PM2.5污染影响而发病或死亡的人数约为6.56万例,占2016年济南市常驻人口总数的0.91%,其中,因受影响而过早死亡的估算人数约为666例,占2016年济南市年总死亡人数的1.47%。因受PM2 5污染影响而导致的健康经济损失总值达2.02亿美元,约占济南市2016年全年GDP的2.05‰。,其中,因受PM2.5污染影响而导致肺癌过早死亡的经济损失最高,约为0.48亿美元,其次是呼吸系统疾病死亡、慢性支气管炎,心血管疾病死亡,和急性支气管炎等。本研究结果将为政府部门制定相关环保法规和提高我国空气质量状况提供科学依据。

Abstract

jin ji shi nian lai ,sui zhao jing ji fa zhan 、gong ye sheng chan he cheng zhen hua jian she ,wo guo ji dong che bao you liang he neng yuan xiao hao xun su zeng jia 。yu ci tong shi ,wo guo de kong qi wu ran zhuang kuang zheng bian de yue lai yue yan chong 。zai wo guo bei fang de ou ji jing ji fa da de dong bu yan hai de ou ,da gui mo wu mai shi jian pin fan fa sheng ,you ci dai lai de huan jing he jian kang wen ti shou dao she hui ge jie de an fan guan zhu 。da qi qi rong jiao zuo wei hui mai guo cheng de zhu yao wu ran wu ,bu dan neng gou dao zhi neng jian du jiang di ,dui ren men de ri chang sheng huo dai lai fu mian ying xiang ,er ju hui dui tai yang fu she ji quan qiu sheng tai ji tong zao cheng yan chong wei hai 。ben yan jiu jiang cong da qi wu shui ,da qi xi ke li wu he da qi tan zhi qi rong jiao wu ran te zheng san ge fang mian dui wo guo de da qi qi rong jiao wu ran xian zhuang 、zhu yao wu ran pai fang lai yuan he jian kang feng xian zhan kai fen xi he tan tao 。ben yan jiu tong guo wai chang guan ce dui chang jiang zhong xia you de ou jiang mian wu shui hua xue te zheng ji ji wu ran lai yuan jin hang le fen xi he tan tao ,bing dui wo guo chang jiang zhong xia liu de ou da qi qi rong jiao wu ran xian zhuang ji ou yu wu ran te zheng zuo le zong jie 。zai ben yan jiu zhong ,san ji yun wu shui cai yang qi bei an zhi zai yi sou ke kao chuan shang ,dui chang jiang de ou jiang mian wu shui yang pin cai yong yi dong shi cai ji 。ben yan jiu dui wu shui zhong yi xie chong yao de hua xue te zheng jin hang le fen xi he tan tao ,zhu yao bao gua :pH,dian dao lv ,H2O2,HCHO,S(IV),shi chong mo ji li zi (Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+,F,Cl-,NO2-,SO42-,NOO3),qi chong you ji suan yan (jia suan yan ,yi suan yan ,bing suan yan ,ding suan yan ,jia huang suan yan ,cao suan yan ,ru suan yan ),yi ji shi liu chong hen liang jin shu yuan su (Al,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Sr,Cd,Ba,Tl,Pb)deng 。yan jiu jie guo biao ming :san ji wu shui yang pin de pHzhi fan wei cong ruo suan xing (pH=4.30)dao zhong xing (pH=7.05);dian dao lv fan wei cong 32.37dao 436.30 μS cm-1。mo ji li zi he you ji suan wu chong nong du zai bu tong de wu shui yang pin cai ji ou cheng xian chu jiao da cha yi ,zhe ke neng shi you yu shou dao le yan an ren wei pai fang yin su de ying xiang 。zai chang jiang zhong xia you de ou ,wu shui zhong zhu yao de yang li zi wu ran wu shi NH4+he Ca2+,fen bie zhan zong shui rong xing li zi de 12.35%he 29.07%。zhu yao de yin li zi wu ran wu shi S042-he N03-,fen bie zhan zong shui rong xing li zi de 25.52%he 12.93%。zhu yao de you ji suan wu ran wu shi jia suan yan he cao suan yan ,fen bie zhan you ji suan zong liang de 45.28%he 28.03%。Al,Fe,Znhe Bazai bei jian ce de hen liang jin shu yuan su zhong zhan zhu dao ,fen bie zhan 34.6%,16.4%,19.3%he 20.9%。yan jiu jie guo biao ming ,wu ran wu ke neng zhu yao lai yuan yu yan an ren wei huo dong ,zhu yao bao gua neng yuan ran liao ran shao ,sheng wu zhi ran shao ,gang tie ye lian ,cai dan zuo ye ,yi ji ren men de ri chang sheng huo pai fang deng 。ci wai ,fei ren wei yin su zhu yao bao gua zi ran bei jing zhi he hai xiang shang kong qi tuan de chang ju li chuan shu ye dui chang jiang zhong xia you de ou jiang mian wu shui de wu ran zhuang kuang you yi ding ying xiang 。ben wen hai yan jiu le bei jing de ou da qi xi ke li wu de hua xue te zheng 、wu ran wu pai fang lai yuan ji jian kang feng xian ,bing dui wo guo bei fang de ou da qi qi rong jiao wu ran xian zhuang ji pai fang lai yuan zuo le fen xi he zong jie 。zai ben yan jiu zhong ,xi ke li wu yang pin mei 8xiao shi shou ji yi ci 。ben wen ji tong de fen xi tao lun le xi ke li wu de hua xue zu cheng ji ji pai fang lai yuan ,zhu yao bao gua :shui rong xing li zi (WSI),you ji tan (OC),yuan su tan (EC)he er ci you ji tan 。PM2.5zhong zong shui rong xing li zi (TWSI),OC,he SOCde ri bian hua shun xu shi :16:00-24:00>08:00-16:00>00:00-08:00。you yu shou ju min ran mei de ye jian gong nuan ran shao pai fang ying xiang ,yi ci you ji tan (POC)he ECde nong du gu zhi jun zai bai tian 08:00-16:00shi jian duan bei guan ce dao 。er SOC/OCde zui gao bi zhi ye tong yang chu xian zai bai tian 08:00-16:00shi jian duan ,zhe ke neng yu zai tai yang fu she xiang dui jiao jiang he wen du xiang dui jiao gao de bai tian ,geng you li yu SOCde xing cheng you guan 。ben yan jiu hai shi yong zheng ding ju zhen yin zi fa (PMF),hou tui qi liu gui ji ju lei fen xi ,he qian zai yuan gong suo han shu (PSCF)fen xi ,dui PM2.5zu fen de zhu yao pai fang lai yuan he qian zai yuan kong jian fen bu zhuang kuang jin hang le fen xi 。yan jiu jie guo biao ming :liu ge zhu yao pai fang yuan ,bao gua er ci mo ji qi rong jiao ,mei tan ran shao ,gong ye he jiao tong pai fang ,dao lu fen chen ,tu rang he jian zhu fen chen ,sheng wu zhi ran shao fen bie dui PM2.5wu ran di gong le 29%,21%,17%,16%,9%he 8%de gong suo lv 。ben yan jiu hai dui ge wu chong de qian zai ou yu pai fang yuan jin hang le fen xi ,zhe xie qian zai pai fang ou yu yuan neng gou tong guo yuan ju li chuan shu fang shi dui bei jing de ou kong qi zhi liang zhuang kuang chan sheng ying xiang 。PSCFfen xi jie guo biao ming ,ying xiang bei jing de ou kong qi zhi liang zhuang kuang de qian zai ou yu pai fang yuan zhu yao fen bu zai shan dong xi bu ,he bei na bu ,he na bei bu ,nei meng gu xi bu ,shan xi bei bu he zheng ge shan xi sheng jing nei 。zhe xie de ou ying dang zuo wei wo guo da qi wu ran kong zhi de chong dian ou yu ,yi bian gai shan wo guo bei fang de ou de kong qi zhi liang zhuang kuang 。ben yan jiu hai li yong PM2.5bao lou fan ying han shu ,dui bei jing de ou yin PM2.5wu ran er chan sheng de jian kang he jing ji xiao ying jin hang le ping gu 。yan jiu jie guo biao ming ,zai dong ji hui mai bao fa ji jian ,bei jing de ou yin shou PM25wu ran er guo zao si wang de gu suan ren shu yao wei 2032li ,zhan 2016nian bei jing de ou nian zong si wang ren kou de 1.4%。zai bei gu suan de guo zao si wang ren qun zhong ,fei ai guo zao si wang ren shu zui gao ,zhan zhe xie guo zao si wang ren shu de 58.1%。jiu jing ji xiao ying er yan ,hui mai bao fa dao zhi de zong jing ji sun shi da dao 9.676yi mei yuan ,zhan bei jing de ou 2016nian quan nian GDPde 2.5‰。ji zhong ,fei ai zao cheng de jing ji sun shi zui gao ,da dao 3.66yi mei yuan 。ji ci shi man xing zhi qi guan yan ,hu xi ji tong ji bing si wang ,ji xing zhi qi guan yan he xin xie guan ji bing si wang 。ben yan jiu hai dui ji na de ou de da qi tan zhi qi rong jiao hua xue zu cheng ,qian zai pai fang lai yuan fen bu yi ji jian kang feng xian jin hang le fen xi he gu suan 。ji na shi zuo wei wo guo dong bu ren kou mi ji ,jing ji fa da de chong yao cheng shi zhi yi ,ji da qi tan zhi qi rong jiao wu ran te zheng zai yi ding cheng du shang neng gou dai biao wo guo dong bu yan hai de ou da qi qi rong jiao de wu ran zhuang kuang 。yan jiu jie guo biao ming ,guan ce ji jian ,ji na de ou PM2.5de ping jun nong du da 88±52 μg m3,zhe yi nong du chao guo le wo guo huan jing kong qi zhi liang biao zhun de 2bei (35μμg m-3)。PM2.5zhong de POC、SOChe ECde ping jun nong du fen bie wei 5.45,2.59,2.76μg m-3。zai hui mai tian ,POChe ECnong du shi qing jie tian de 1.86bei ,da qi tan zhi qi rong jiao de yi ci yuan pai fang dui hui mai tian qi de xing cheng you zhao chong yao ying xiang 。SOCnong du mo lun shi zai hui mai tian hai shi qing jie tian ,ji nong du cha yi bing bu shi fen ming xian ,ji dui OCzong nong du da yao gong suo le 32.4±9.6%。ling wai ,yan jiu jie guo biao ming ,yu hui mai tian xiang bi ,qing jie tian qi tiao jian xia ,tan zhi qi rong jiao dui PM2.5de gong suo lv geng gao 。zhe ke neng yu PM25zhong SOCde nong du bi chong zai qing jie tian geng gao you guan 。ben yan jiu hai fen bie dui ji na de ou hui mai tian he qing jie tian OC、ECde xian xing guan ji zuo le fen xi 。yan jiu jie guo biao ming ,zai hui mai tian ,OChe ECju you jiao gao de xiang guan xing (R2=0.7856),zhe shui ming zai hui mai guo cheng zhong ,OChe ECyou xiang shi de pai fang he chuan shu yuan 。dan zai qing jie tian ,OChe ECde xian xing xiang guan xing xiang dui jiao di (R2=0.4786)。fen xi ren wei ,zhe ke neng zhu yao shi you yu SOCdui PM25zai qing jie tian de gong suo da yu ji zai hui mai tian de zuo yong 。ben yan jiu hai tong guo hou tui qi liu gui ji ju lei he PSCFfen xi dui ke neng ying xiang ji na de ou kong qi zhi liang zhuang kuang de qian zai ou yu pai fang yuan zuo le fen xi he tan tao 。jie guo biao ming ,ying xiang ji na de ou da qi tan zhi qi rong jiao wu ran de qian zai ou yu yuan zhu yao fen bu zai shan dong sheng jing nei ,yi ji zhe jiang he an hui sheng bei bu de ou 。zui hou ben yan jiu dui ji na de ou guan ce ji jian yin PM2 5wu ran er chan sheng de jian kang feng xian he jing ji xiao ying zuo le ping gu 。jie guo biao ming ,yin shou PM2.5wu ran ying xiang er fa bing huo si wang de ren shu yao wei 6.56mo li ,zhan 2016nian ji na shi chang zhu ren kou zong shu de 0.91%,ji zhong ,yin shou ying xiang er guo zao si wang de gu suan ren shu yao wei 666li ,zhan 2016nian ji na shi nian zong si wang ren shu de 1.47%。yin shou PM2 5wu ran ying xiang er dao zhi de jian kang jing ji sun shi zong zhi da 2.02yi mei yuan ,yao zhan ji na shi 2016nian quan nian GDPde 2.05‰。,ji zhong ,yin shou PM2.5wu ran ying xiang er dao zhi fei ai guo zao si wang de jing ji sun shi zui gao ,yao wei 0.48yi mei yuan ,ji ci shi hu xi ji tong ji bing si wang 、man xing zhi qi guan yan ,xin xie guan ji bing si wang ,he ji xing zhi qi guan yan deng 。ben yan jiu jie guo jiang wei zheng fu bu men zhi ding xiang guan huan bao fa gui he di gao wo guo kong qi zhi liang zhuang kuang di gong ke xue yi ju 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自山东大学的徐先莽,发表于刊物山东大学2019-07-16论文,是一篇关于雾水化学论文,细颗粒物论文,大气碳质气溶胶论文,源解析论文,健康风险评估论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自山东大学2019-07-16论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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