（自然地理学专业论文）上海市近地表大气颗粒物污染特征及来源分析研究.pdf

i | i i l | f i | f i | | | 删帅| | f l f 舢删 一 ! y 19 0 3 8 91 s t u d y o n p o l l u t i o nf e a t u r e0 ft s p o n t h es u r f a c e0 fe a r t ha n dt h et s p s o u r c e ju d g e m e n 卜ac a s eo f s h a n g h a i b y j i a l l e ry a n g s u p e r v i s e db y p r o f e s s o rx i a n g m i nz h e n g ad i s s e r t a t i o ns u b m i 慨dt oe a s tc h i n a n o n n a lu n i v e r s i t y f o rt h em a s t e r sd e g r e ei np h y s i c a lg e o g r a p h y m a y ，2 0 1 l s c h o o lo fr e s o u r c e sa n de n v i r o 姗e m s c i e n c e ，e a s tc h i n an o m a l u n i v e r s i t y ，s h a n g h a i ，2 0 0 0 6 2 ，p r c h i n a 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文上海市近地表大气颗粒物污染特征及来源 分析研究，是在华东师范大学攻读颧白博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指 导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：叠幽童! 匕日期：沙1 年妇哆j 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 上海市近地表大气颗粒物污染特征及来源分析研究系本人在华东师范大 学攻读学位期间在导师指导下完成的硕博士( 请勾选) 学位论文，本论文的 研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用 此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网 送交学 位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查 阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进 行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理 复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部 或“涉密 学位论幸， 于年 月 日解密，解密后适用上述授权。 ( 2 不保密，适用匕述授权。 宙 批 不 导师签 “涉密 学 缓形懒 ，。 。 - 一一 。 本人签名聋馅壑! ! d i1 年6 月日 大学学位评定委员会办公室或保密萎员会 定过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密，审 表方为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏 填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 拯丝b 硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 陈振楼教授华东师范大学主席 戴雪荣副教授华东师范大学 周立曼副研究员华东师范大学 王辉讲师华东师范大学秘书 目录 摘要。i a b s t r a c t i i i 第一章绪论l 1 1 选题依据与研究意义“。1 1 2 国内外研究进展 1 3 研究的整体思路和框架。 第二章研究区域概况1 0 2 1 上海的自然环境 2 2 上海的人文环境。 2 3 上海的能源结构 1 i l 2 4 上海大气污染状况及相应的防治措施 第三章样品采集与室内分析 3 1 样品采集。 3 2 室内分析与测定 3 3 数据处理 1 l 1l 第四章上海市近地表大气颗粒物浓度特征研究1 7 4 1 上海市近地表大气颗粒物空间分布特征 4 2 上海市近地表大气颗粒物季节分布特征 4 3t s p 、p m l o 、p m 2 5 浓度相关性分析。 4 4 色度与颗粒物浓度 4 5 结论 2 4 2 6 ：1 8 第五章上海市近地表大气颗粒物重金属地球化学特征2 9 5 1 上海市近地表大气颗粒物重金属污染空间分布特征及原因2 9 5 2 上海市近地表大气颗粒物重金属污染季节变化特征及原因3 1 5 3 上海市近地表大气颗粒物重金属富集情况3 4 5 4 上海市近地表大气颗粒物重金属元素浓度主成分分析3 7 5 5 结论。4 l 第六章上海市近地表大气颗粒物污染源解析4 3 6 1 采用c m b 模型判断上海市近地表大气颗粒物污染来源 4 3 6 2 通过s e m e d x 判断上海市近地表大气颗粒物污染来源4 6 6 3 利用后向轨迹模式研究沙尘暴期间上海市近地表大气颗粒物污染来源5 0 6 4 结论。5 2 第七章结论与展望5 4 7 1 结论 7 2 不足与展望 5 q 1 5 5 附录。5 7 参考文献。5 8 致谢。6 6 2 华东师范大学硕士毕业论文摘要 摘要 大气颗粒物是指分散在大气中的固态或液态颗粒状物体，是影响城市空气环 境质量的重要因素。研究表明，空气中的细颗粒物质与人体健康密切相关。富 集在颗粒物上的有毒和有害组分，不仅对环境空气质量，而且对生态环境和人体 健康会造成很大的威胁，重金属是其中一类主要污染物质。重金属一旦进入环境 体系就成为永久性潜在污染物质。掌握大气颗粒物在城市近地表环境的时空分布 特征及扩散机制十分必要。研究近地表大气颗粒物中吸附的重金属元素的累积、 迁移规律，对相关部门采取措施防治大气颗粒物及其吸附重金属污染，改善和净 化城市生活环境，保护城市居民身体健康具有十分重要的意义。 本论文选取华东师范大学普陀校区、闵行校区、青浦香花桥水利技术推广站 设立近地表大气颗粒物采样点，分别代表上海市生活居住区、工业区、农业区。 分析上海市近地表大气悬浮颗粒物( p m 2 5 、p m l o 、t s p ) 浓度的时空分布特征， 颗粒物中重金属元素地球化学特征，探讨特殊大气事件如沙尘暴等对上海市大气 颗粒污染的影响。并利用c m b 模型结合扫描电镜观察和能谱测试，对上海市大 气颗粒物来源做出初步判断。得出以下结论： ( 1 ) 2 0 0 9 2 0 1 0 年上海市t s p 浓度符合二类区的空气质量标准，总体空气质 量较好。p m l o 和p m 2 5 浓度与2 0 0 1 2 0 0 5 年的浓度相比有所下降，说明上海市近 些年来针对大气颗粒物污染的防治措施有所见效。上海市冬季和春季颗粒物浓度 明显高于夏季和秋季，这是由于受到冬季特殊的天气系统和春季沙尘暴天气的影 响。 ( 2 ) 与其他城市的监测结果相比，上海市大气中的c u 、z n 、p b 等重金属浓 度并不高，因此来自燃煤、燃油及工业污染等来源的人为污染相对较轻。2 0 0 9 年一2 0 1 0 年上海市p b 的年平均浓度值下降十分明显，自1 9 9 7 年上海市停止使用 含铅汽油以后，大气中的p b 排放得到较好的控制，以及之后的一系列措施确实 起到了降低大气中p b 浓度的作用。 ( 3 ) p m 2 5 、p m l o 、t s p 中的所有元素都在冬季最高，这是由于冬季特殊的气 象条件导致污染物不易扩散。大多数重金属元素的最低浓度值都出现在夏秋季 节，这是由于夏季降水丰富。降雨通过冲刷、雨除等机制使大气颗粒物中各元素 的浓度大大降低。c a 、k 、f e 、m n 、a l 、m g 等元素的春季浓度都较高。这是由于 华东师范大学硕士毕业论文 摘要 春季受到北方沙尘暴天气的影响，上海地区风沙较大，携带的地壳元素也较多。 与地壳元素相比，春季的多次沙尘暴及浮尘天气对人为元素的影响相对较小。 ( 4 ) 重金属元素c u 、m n 、c r 、n i 、z n 、p b 在颗粒物中的富集因子 p m 2 5 p m l o t s p ，说明重金属元素在细颗粒中的富集效应更明显，产生的危害也 更大。n i 、z n 、p b 在p m 2 _ 5 、p m l o 、t s p 中的富集因子都大于1 0 ，发生元素富 集。 ( 5 ) 三个采样点的第一主成分主要来自z n 、c u 、k 、f e 、m n 、c r 、p b 等金属 元素，多为亲气元素，主要来自人为污染排放。第二主成分主要来自m g 、c a 、 a l 等金属元素，代表亲石元素，主要为自然源排放。 ( 6 ) 采用c m b 模型对上海市大气颗粒物来源进行判断，结果表明p m 2 5 、p m i o 前三个排放源依次为燃煤排放、水泥排放和土壤尘排放，t s p 前三个排放源依次 为水泥排放、土壤尘排放和汽车尾气排放。各个采样点的源解析结果基本相近。 同时，不同的采样点的源解析结果还存在差异。说明上海市大气颗粒物同时受到 共同的区域影响和局地排放的影响，总体来说具有同源性。 ( 7 ) 根据对采样点颗粒物扫描电镜的观察，得出上海市大气颗粒物主要有以 下几类：燃煤飞灰；链状烟尘集合体；蓬松的团状烟尘集合体；规则矿 物颗粒；不规则矿物颗粒；海盐颗粒；形态独特的不明颗粒物。结合能谱 分析得出，燃煤属于上海市大气的常见污染源之一。土壤尘排放是上海市大气重 要的排放源。能谱测试显示上海市大气颗粒物中存在一定浓度的s 元素，可能与 上海市大气中的s o ：浓度偏高，导致颗粒物表面酸化有关。 ( 8 ) 对上海市沙尘暴天气期间作后向气流轨迹分析表明，3 月中下旬的上海市 地区大气污染极大程度上受到内陆沙尘暴的影响。发生在4 月末的沙尘暴天气， 则受到内陆地区沙尘暴天气的影响以及高压过境后的反吹气流的影响。 关键词：上海市、大气悬浮颗粒物、重金属、地球化学、颗粒物判源 华东师范大学硕士毕业论文摘要 a b s t r a c t a e r o s o lp a n i c l ei st h es o l i do rl i q u i dp a r t i c l es u b s t a i l c ed i s 胁u t e di n 恤a i r a i l d “i so n ei m p o n a m tf k t o ro f i n n u e n c i n ga i rq u a l 埘i i lt h ec i 妙a c c o r d i n gt om e r e l a t e dr e s e a r c h ，t h ef i n ep a n i c l e s 洫m ea i rl i i l l 【、析t l lt 1 1 eh u m 趾h e a l t hc l o s e l y t l l e p o i s 0 n o u sa n dh 撇凡lc o m p o s i t i o ne i l r i d l e do nm ep a r t i c l e se 洳g e rn o to n l yt o t l l ea i rq u a l i 吼b u ta l s ot ot l l ee c o l o g i c a le n v i r o l u i l e n ta n d 眦l a nh e a l t h a n dm e h e a v ym e 协li so n eo ft h em a i np o l l 此m t s ，b e i n gp e 眦锄e n tp o l l 讹m to n c ee n t e r i n g i r “- ot h ee n v i r o m n e n ts y s t e m s oi ti sn e c e s s a 巧t 0u n d e r s t a r l dt h es p a n i a l 锄dt i m e l y d i s t n i b u t i o nf e a n 鹏a i l ds p r e a dm e c h a i l i s mo fp a i t i c l e si i lt h ee n v i r o i l i l l e n to f s u r f a c e 乎- 0 u i l d r e s e a r c ho nt l l er e g u l a t i o no fa c c 唧u l a t i o na i l d 姗l s f e ro fh e a 、叮 m e t a le l e m e n te i l r i c h e di 1 1t i l ea e r o s o l p a m c l ei ss i g l l i f i c a n tf o rt l l e r e l a t e d d e p 咖e n t t a k em e 踟r e st 0 p r e v e n t t h e p a r c t i c l e 锄d h e a v y m e t a l p o l l u t i o n ，e r 岫n c e 恤c 时l i v i l l ge n v i r o n m e ma n dp r o t e c t 龇r e s i d e n t s h c a l t l l 1 1 1 i s e s s a ye l e c t sn l ep u t u 0c 舭l p u sa n dm i n h a n gc a i l l p u so fe a s tc h i i l a n o 册a lu i l i v e r s 时肌dt h ex i a i l g h u a q i a 0s t a t i o no fw a t e rc 0 n s e 锄c yt e c l l l l o l o g ) r i i l q i n g p ud i s t r i c t 嬲t h es 锄p l i n gs i t e so f r o s o lp a r t i c l e s ，s t a l l d i n gf o rm e r e s i d e m i a lr e 西o n ，i n d u s t r i a lr e 酉o na l l da g r i c u l t u r er e 西o n i ta n a l y s e st h es p a r t i a la n d t i m e l yf - e a t u r eo fp a r t i c l e s ( p m 2 5 ，p m l o ，t s p ) o fm es u 娟丑c eg r o m l di ns h a n g h a ia s w e l l 嬲t h ec h e m i s t r i a lf e a t u r eo fh e a v ym e t a li nt h e m 锄di td i s c u s s e st h ec h a n g eo f p a r t i c l e si ns h a i l 曲a iu 1 1 d e rt l l es p e a c i dw e a ：吐l e rc o n d i t i o n ，s u c ha st h es a n ds t o n n n a l s om a k e sp r i m a 巧j u d g e m e n to ft h es o u r c ew h e r et h ep a r t i c l e sc o m ef r o mw i t ht t l e c m bm o d e l 锄ds c 锄n i n ge l e c 仃0 nm i c r o s c o p e 谢t l le d x t h ec o n c l u s i o ni tm a l ( e s a r ea sf i o u o 、) i ，s ： ( 1 ) 1 1 1 ec o n c e n 眦i o no f t s pi ns h 锄曲a ii nm ey e a ro f 2 0 0 9 - 2 0 1 0i s l d e rt h e a i rq u a l i t y 咖d a r dl i m i to fi id i s t r i c t 1 kc o n c e n t 】r a t i o no fp m l oa i l dp m 2 5 d e c r e a s e sc o m p a r e d 州t l ln l a to f 恤y e a rb e 铆e e n2 0 0 1 锄d2 0 0 5 ，i m p l y i n gt h e m e a s u r e st op r e v e n tt l l ea e r o s o lp a r t i c l ep o l l u t i o ni se f r e c t i v e t h ec o n c e n t 豫t i o no f p a r t i c l e s 访晰n t e r 锄ds p r i n gi sm u c hl l i 曲e rm 锄t l l a ti ns 毗肌e ra 1 1 df a l l ，、v h i c hi s t l l er e s u l to ft h es p e c i a lw e a m e rs y s t e mi i lw i n t e ra n dm ei n n u e n c eo fs a r l ds t 0 眦 i i i 华东师范大学硕士毕业论文 摘要 、e a t l l e ri ns p r i n g ( 2 ) 1 kh e a v ym e t a lc o n c e r 衄a t i o no f r o s o lp a r i c l e ss u c ha sc u 、z n 、p bi n s l 姗曲a ii sr m d t 嬲l l i g l l 嬲t h em e 嬲u r e i n e mr e s u l to fo t l l e rc i t i e s ，w h i c hm e a n sm e m a i l - m a d ep o l l u t i o ni sr e l a t i v e l yl e s si ns h a n g h 缸r i h c 锄u a lc o n c e n t 】r a t i o no fp bi l l l e y e a ro f2 0 0 9 2 01od c c r e a s e sr e m a r k a b l y n 斌i s b e c a 吣es i n c es h a n 曲a i p r o l l i b i t e dt h ep e 咖l 诵mp bi n1 9 9 7 ，t h ep be i i l i s s i o ni nn l ea i rh 嬲b e e nw e l l c o n n o n e d ( 3 ) t h ec o n c e m a t i o no ft h ee l 锄e n t si np m 2 5 、p m l o 纽dt s pi n 晰n t e ri st h e 1 1 i 曲e s t ，t l l a ti sb e c a u t l l es p e c i a l 、张a m e rc o n d i t i o nl e a d st 0m ep 0 1 l 眈m t sc a l l t d i 触s ee a s i l y t h el o w e s tc o n c e m r a t i o no fm o s th e a v ym e t 甜印p e a r si nm es u m m e r a n df 姒lb e c a u s eo ft t 圮a ：b l m d a n t r a i l l f a l l ，w m c hc a nd e c r e 舔et h ee l e r r 峙n t c o n c e n t r a t i o nw i t l lt l 圮m e c h n i s mo fb n l s _ ha 1 1 dr a i l lr e m o v e t h ec o n c e n t r a ：i 【i o n0 f c a 、k 、f e 、m n 、a 1a n dm gi sal i t t l el l i 曲e rmn l es p 面g 1 1 1 a ti sb e c a u s ew i t ht h e i n n u e r l c eo fs a i l ds t o n nmm en o r t hi i l s p r i n g ，t l l e s t o mi l l s h a n 曲a i i s s 仃o r 培，b r i n g i n gi n u c hc 1 1 l s t a le l e m e n t s h o w e v e r ，i t se 行e c tt 0t l l em a n - m a d ee l e m e n t s i sr e l a t i v e l ys m a l l ( 4 ) t h e e n r i c h m e n t 矗曩c t o ro fc u 、m n 、c r 、n i 、z n 、p bi i l p m 2 5 p m l 0 t s p ，i m p l y i n gt h ee 虢幽e0 fe i l r i c l l i i l e n ti sm 嘴e v i d e n ti n 恤f i n e p a n i c l e t h ee i l r i c l l i l l e mo f n i 、z n 、p bi nn l ep m 2 5 、p m l o 、t s pi sl a 玛e rm a n1 0 ， w 1 1 i c hm e a n st l l ee m i c h n e n th a sh a p p e n e d ( 5 ) n l ef i r s tc o m p o n c i n to f t l l r e es a i ：叩l i n gs i t c sm a i m yc o m e sf r o mz n 、c u 、k 、 f e 、m n 、c r 、p b ，m o s to fw h i c hi sa t m o p h i l ee l e m e n tf r o mt h ee m i s s i o no f m a n - m a d ep o l l u t i o n t h es e c o n dc o m p o n e n tc o m e sf r o mm g 、c a 、a l ，s 伽i n g f o rl i t h o p h i l ee l e m e n t 疔o mt h en a t u r es 0 1 1 r c e ( 6 ) a c c o r d i n gt 0 t l l ej u d g e m e n tr e s u ho fa e r o s o lp a r t i c l e si ns h 锄曲a i 州t l l c m b m o d e l ，1 1 1 ef i r s tt h r e ee i i l i s s i o ns o u r c e so fp m 2 5 、p m l oa r ec o a l b 啪i n g ，c e m e n t e m i s s i o n 锄ds o i ld u s ta n dt h e ya r ec e m e n te m i s s i o n ，s o i ld u s t 锄dc a rg a si nt h ec 硒e o ft s p ：t h es 0 u r c ej u d g e m e n to f 廿l r e es i t e si ss i m i l a rb u td i f | 睹r e n tw i t l le a c h o t h e r ，i m p l y i n gm e 神r o s o lp a n i c l e si i ls h 锄曲a ia r ee 虢e db o mr e g i o r l a l l ya n d 1 0 c a l l y t 、， 华东师范大学硕士毕业论文摘要 ( 7 ) a c c o r d i n gt ot 1 1 eo b s e r v a t i o n 丽t l ls e m ( e d x ) ，t 1 1 e r ea r es e v e r a jc l a s s e so f a e r o s o lp 矾i c l e si ns h a l l 曲函：( 1 ) c o a lb u m i n gd l l s t ；( 2 ) s o o ta g g r e g a t i o ni nt h es h 印e o fc h a i n ；( 3 ) s o o ta g g r e g a t i o ni nt l l es h a p eo fl o o s ea g g l o m e m t e ；( 4 ) i i l i n e r a jp a n i c l e i nr e g u l a rs h 印e ；( 5 ) m i n e r a lp a n i c l ei i li 玎e g u l a rs h a p e ；( 6 ) s a j tp 甜i c l e ；( 7 ) u n k n o 、 ，i l p a r t i c l ew i t hs p e c i a ls h 印e w t ht h e 觚a l y s i so fe d x ，c o a l l i n gb e l o n g st oo n eo f t t l ec o m m o n p 0 1 l m i o ns o u r c e si i ls k m 曲面a r l ds o i ld l l s ti sa l l 0 恤ri i l l p o r t a n t e m i s s i o ns o u r c e t h ee d xr e s m t 甜s 0r e v e a l si te x i s t st h ee l e i m l e to fsi n t h ea e r o s o l p a r t i c l e si ns h 觚g h a i ，w h i c hr n a y b el i i l l 【e dw i mt h eh i 曲c o n c e n 缸a t i o no fs 0 2 i nt h e a i r ( 8 ) t h e 肌a l y s i so f b a c k w 习叫t 啊e c t o r i e sd 嘶n gt h ep e r i o do fs a i l d s t o 皿w e a t h e r i ns h a n 曲a ir e v e a l st l l a ta i rp o l l u t i o ni i ls h 锄曲a i 啪se 虢c t e d b y 恤s a n d s t o n i li n 舭n o n ht 0l 鹕ee x t e n ti 1 1l a t em a r c h 删l e 也ea i rp o l l u t i o ni ns h a i l g d 嘶n g 恤 s a n d s t o 姗、e a t h e ri i ll a t ea p r i la l s oc o m e s 丘d mt h es e ab e s i d e st h ei n n u e n c eo f s a n d s t o n ni nt l l ei m l c rl a n d k e y w o r d s ： s h a i l 曲a i ；舱r o s o ls u s p e n dp a n i c l e ；h e a v ym e t a 】；e a n l lc h e m i s 衄； s o u r c ej u d g e m e n t v 华东师范大学硕士毕业论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题依据与研究意义 随着经济的不断发展，空气污染已逐渐成为人们关注的社会问题，尤其是大 气中的颗粒物使人们时时刻刻都暴露在空气污染中，已引起人们的广泛关注。大 气颗粒物是指分散在大气中的固态或液态颗粒状物体，是影响城市空气环境质量 的重要因素。颗粒物按粒径大小可以分成总悬浮颗粒物，可吸入颗粒物( p m l o ) 以及可吸入颗粒物中的粗颗粒物( p m 2 5 1 0 ) 、细颗粒物( p m 2 5 ) 和极细小颗粒物 ( p m o 1 ) 。总悬浮颗粒( t s p ) 是悬浮在空气中、空气动力学当量直径1 0 0um 的颗粒物，是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。p m l o 则是t s p 中，空气 动力学当量直径1 0 | lm 的颗粒物，又称可吸入颗粒物。随着城市的不断建设发 展，p m l o 已成为上海及其他城市的首要空气污染物( 王晓燕，2 0 0 6 ) 。其中，将 空气动力学当量直径2 5i im 的颗粒物称作细颗粒物，粒径在2 5um 到1 0um 的 颗粒物称作粗颗粒物，将粒径小于0 1um 的颗粒物称作极细小颗粒物，大多数研 究采用p m 2 5 和p m l o 指标。 研究表明，空气中的细颗粒物质与人体健康密切相关。它可进入人体下呼吸 道而需要几周或1a 的时间才能排出体外。大量的流行病学调查表明，p m l o 与成 人发病率及死亡率之间存在明显的正相关关系，可引起机体呼吸系统、心脏及血 液系统、免疫系统和内分泌系统等损伤。颗粒物对心血管系统的影响主要包括血 液粘稠度的增加、心脏机能的下降、血液循环中红细胞的减少、心跳加速、心率 不齐( p e t e r se ta 1 ，1 9 9 7 ，s e a t o ne t 甜，1 9 9 9 ，d o c k e 劬2 0 0 1 ) 。中国国家空气质量 标准规定p m l o 的日平均浓度低于5 0u 咖3 ，年平均浓度低于1 5 0u 咖3 ，其中居 住区的年平均标准为1 0 0 u 咖3 。p m 2 5 粒径更小，能沉积于呼吸道深部的肺泡内， 所需的清除时间更长，对人体造成的危害更大( 经正，2 0 0 6 ) ，而其中粒径小于 等于1 7um 的颗粒物产生的危害最严重( c o 咖觚dd r e h e r 1 9 9 7 ) 。相关研究表明 p m 2 5 与呼吸道疾病的关系大于与心血管疾病的关系( b r a g a e ta l l ，2 0 0 1 ；p e n t t i n e n e ta 1 ，2 0 0 4 ；z 锄o b e t t ie ta 1 ，2 0 0 3 ) 。吴国平等( 吴国平，2 0 0 1 ) 对广州、武汉、兰 州、重庆4 城市8 0 0 0 余名小学生父母做了呼吸系统病症率与室外空气污染之间的 相关性分析，结果表明成人的呼吸系统疾病病症率受空气中p m i o 和p m 2 5 的影响 华东师范大学硕士毕业论文第一章绪论 最大。魏复盛等( 魏复盛，2 0 0 1 ) 对该4 城市的8 0 0 0 余名小学生做了空气污染与 儿童肺功能指标的相关分析，结果表明p m 2 5 、p m l o 、t s p 等与儿童肺功能指标异常 存在显著的正相关性，而空气中的s 0 2 和n 0 x 污染与儿童肺功能指标异常不存在统 计上的相关性。说明大气颗粒物污染对儿童肺功能发育有不利影响。 富集在颗粒物上的有毒和有害组分，不仅对环境空气质量，而且对生态环境 和人体健康会造成很大的威胁，重金属为其中一类主要污染物质。重金属一旦进 入环境体系就成为永久性潜在污染物质。同时，重金属能在生物体内累积，通过 食物链富集并危害人类健康。已有报道指出皮炎，哮喘、支气管炎、癌症等疾病 的发生与暴露在含有c o ，n i ，p b ，c u 等重金属污染的空气中有关。大量研究表 明工作环境中高浓度的p b 对工人身体状况造成不良的影响。近年来由于机动车尾 气排放量的迅猛增加，城市大气中以p b 、c d 、c u 、z n 为代表的重金属污染物含量 急剧上升。在入口密集的城市地区，了解大气重金属含量和化学形态分布、转化 情况，有利于深入探讨大气重金属污染对城市水源、大气质量和生物的综合影响。 尤其在城市近地面环境，即人类呼吸高度，大气颗粒物及其富集的有毒有害物质 和微生物对人体健康有至关重要的影响。城市近地面环境亦是大气颗粒物通过干 湿沉降、碰撞、吸附、扬起等过程，与地面物质之间进行交换的重要场所。了解 大气颗粒物在城市近地表环境的时空分布特征及扩散机制十分必要。研究近地表 大气颗粒物中吸附的重金属元素的累积、迁移规律，对相关部门采取措施防治大 气颗粒物及其吸附重金属污染，改善和净化城市生活环境，保护城市居民身体健 康具有十分重要的意义。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 颗粒物浓度研究进展 针对大气颗粒物污染，国内外学者已进行了大量的研究，尤其是在北美、欧 洲等发达国家，颗粒物污染被认为是空气污染很重要的一部分，得到高度重视。 近些年来，大气颗粒物污染研究工作也逐渐在发展中国家展开，在南美、亚洲等 发展中国家里，也开展了一系列的研究。 b r i a n tl d a v i s 等( b r i a ml d a v i s ，2 0 0 0 ) 在1 9 9 8 年1 9 9 9 年对山东省东营市、 济南市、青岛市以及北京、上海五个地区的p m l o 样品做了x i m 矿物学测试、污 2 华东师范大学硕士毕业论文第一章绪论 染迁移分析以及光学显微镜观察。研究表明上海市p m 2 5 颗粒物污染发生频率属 于五城市中较高的，多集中在1 “m 更小粒径的范围内。 对中国主要城市的t s p 和p m l o 样品采用多种分析方法，包括x r d 衍射、离子 比色、原予荧光吸收法等开展了大量的研究工作，对北京( z h a i l g e ta 1 ，1 9 9 8 ； s e k i n ee ta 1 ，1 9 9 2 ) ) 、上海( r u ie ta 1 ，1 9 9 2 ) 等城市做了颗粒物浓度以及化学特征 的研究，对山西大同( l i ue ta 1 ，1 9 9 5 ；d i n gc ta 1 ，1 9 9 6 ) 、湖北武汉( w a l d m a i l e t m ，1 9 9 1 ) 等城市做了颗粒物的有机分析。 h a i d o n g k m 等( h a i d o n g k a i l ，2 0 0 4 ) 以2 0 0 0 年作为基础，对各种环境状态 下上海市2 0 l o 年和2 0 2 0 年p m l o 对人体的危害性作出预测，指出在提高能源利用率 及开发天然气等清洁能源的条件下，大气中的p m l o 污染将得到显著的改善，由 p m l o 导致的疾病死亡人数也将大大减少。 2 0 0 1 年一2 0 0 2 年冬季普陀采样点p m l o 浓度为1 7 l “g h 1 3 ，在7 个采样点中仅次于 徐汇采样点，位居第二。青浦采样点p m l o 浓度为1 3 2 p g m 3 ( j i 趾z h e n g ，2 0 0 6 ) 。 根据上海市统计年鉴数据，2 0 0 9 年上海市t s p 平均浓度为8l g m 3 ，空气质量优良 天数达到3 3 4 天，占全年9 0 5 ，比2 0 0 8 年提高2 个百分点。 2 0 0 4 年- 2 0 0 5 年上海市的p m 2 5 和p m l o 浓度分别为5 6 4 肛一和1 0 8 7 肛m 3 ，远 远超过w h o 制定的p m 2 5 空气质量标准1 0 u 耐和美国国家空气质量标准1 5 u g m 3 。对上海市大气中p m 2 5 、p m l o 及p m 2 5 1 0 浓度与上海市人口总死亡率、由心血管 疾病造成的死亡率和呼吸系统引起的死亡率作统计分析表明，由p m 2 5 浓度每升高 1 0u m 3 造成的总死亡率最高，为0 3 6 ，p m l o 与p m 2 5 - l o 差别不大，分别为o 1 6 和0 1 2 。且颗粒物浓度升高对由心血管疾病和呼吸系统引起的死亡率增长贡献 更为明显( h a i d o n gk a n ，2 0 0 7 ) 。而对北美、亚洲其他国家、欧洲的相关研究 表明，由p m l o 浓度每升高l o u 蚵造成的总死亡率更高，分别达到o 6 4 、o 4 9 和0 6 ( s t i e be ta 1 ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ，h e a l t he f f e c t si n s t i t u t e ，2 0 0 4 ， k a t s o u y a n n ie ta 1 ，2 0 0 1 ) ，而由p m 2 5 浓度升高造成的死亡率更高。尽管上海 市的颗粒物浓度远远高于其他研究区域，但由此造成的死亡人数的增长却低于其 他研究区域，这一方面是由于颗粒物浓度升高造成的死亡人数的增长随着浓度的 增大趋于平缓，另一方面是由于不同地区颗粒物的组成不同，比如上海市相对于 其他国外研究区域燃煤量更大。据估计2 0 0 1 年上海市用于因颗粒物污染带来的健 3 华东师范大学硕上毕业论文 第一章绪论 康问题产生的费用达到6 2 5 4 万美元，占全市g d p 的1 0 3 ( h a i d o n gk a n ，2 0 g 4 ) 。 陈振民、谢薇等人对上海市2 0 0 1 年- 2 0 0 6 年5 年间的空气质量做了相关研究， 表明近年来上海市空气质量得到不断改善，污染天数由2 0 0 2 年的9 0 天左右减少到 2 0 0 6 年的5 0 天左右。p m l o 依然为首要大气污染物，但其引起的轻至重污染天数已 逐年减少，维持在一个较为稳定的水平，s 0 2 引起的轻至重污染天数有所上升， 在2 0 0 6 年首次超过n 0 2 ，成为第二大污染物。 1 2 2 颗粒物重金属浓度研究进展 颗粒物重金属污染源分自然源和人为源，自然源主要来自于火山喷发，风力 作用，和森林火灾及海洋( a l l e ne ta 1 ，2 0 0 1 ；d e s b o e u f se ta 1 ，2 0 0 5 ) 。人为源主要产 生于冶金过程、垃圾焚烧、化石燃料燃烧，采矿活动。f m e 玛指出燃煤灰飞会产 生大量的f e ，机动车是城市中p b 的主要来源( l a 璐f 曲e r g ) ，电镀工业和汽车是大 气中c r 和c d 的主要来源( r vj e b ar 萄a s e k h a r ) ，生物燃烧产生大量的c u ，p b 和 z n ( a l l e ne ta 1 ，2 0 0 l ；d e s b o e u f se ta 1 ，2 0 0 5 ) ，化石燃料的燃烧会增加颗粒物中c o 、 h g 、n i 、c r 、c u 、m n 和z n 等元素的浓度。而冶金工业是a s 、c d 、c u 、m n 和z n 元素的最大排放源( a l l e ne ta 1 ，2 0 0 1 ；s 、v a i n e ，2 0 0 0 ) 。重金属在低浓度时就 可以产生较大的毒性，因为他们可以与有机化合物结合生成毒性更强的物质。大 量研究表明体内重金属的累积会造成许多健康隐患，例如增加癌症、神经中毒、 免疫系统等疾病的发生率。 针对大城市颗粒物污染较为严重的情况，许多城市都开展了关于颗粒物重金 属污染的研究。c 、甸a y a l