珠三角地區(qū)空氣PM2.5化學組成及污染狀況畢業(yè)論文

1、 高等教育自學考試本科畢業(yè)論文珠三角地區(qū)空氣pm2.5化學組成及污染狀況 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)

2、設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了

3、解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日摘 要 本文以2014年3月20日的數(shù)據(jù)為研究，并以近一個星期（2014年3月13日至2014年3月20日）的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)與往年數(shù)據(jù)作對比。在全國重點區(qū)域空氣質(zhì)量發(fā)布首份年度成績單中，珠三角近一年來在主要城市群中表現(xiàn)較好。2014年3月25日環(huán)保部發(fā)布京津冀、長三角、珠三角

4、區(qū)域及直轄市、省會城市和計劃單列市等74個城市2013年度空氣質(zhì)量狀況，全國僅3個城市空氣質(zhì)量各污染物均達標。京津冀區(qū)域共13個地級及以上城市，空氣質(zhì)量平均達標天數(shù)比例為37.5%，京津冀區(qū)域所有城市pm2.5和pm10年平均濃度均超標。珠三角9地市空氣質(zhì)量平均達標天數(shù)比例為76.3%，算下來相當于一年有278天空氣達標，但珠三角9市年均pm2.5濃度均超標?；葜?、珠海、深圳空氣質(zhì)量分列74城中的5到7位，珠三角也成為進入空氣“十佳”最多的城市群。在2014年第一季度全省城市主要空氣污染物為pm2.5，其作為每日首要污染物的比例為70.8%，其次為二氧化氮（no2）占比11.2%，臭氧和可吸入

5、顆粒物（pm10）作為首要污染物的比例分別為8.5%和7.3%。“其中，珠三角地區(qū)no2作為首要污染物的比例為22.0%，pm2.5作為首要污染物的比例為63.5%，顯示機動車尾氣污染問題突出。珠三角以外地區(qū)no2作為首要污染物的比例為1.2%，pm2.5作為首要污染物比例為77.5%?！标P鍵詞：環(huán)境空氣 細顆粒物 監(jiān)測 目 錄1 緒論11.1研究背景11.2大氣細粒子pm2.5的概述11.2.1 pm2.5的定義【1】11.2.2 pm2.5的基本組成21.2.3 pm2.5的來源21.3大氣細粒子pm2.5的對人體危害431.3.1引發(fā)呼吸道阻塞或炎癥31.3.2 pm2.5顆粒物可通過氣

6、血交換進入血管41.3.3致病病毒搭“順風車”入體內(nèi)致癌41.3.4影響胎兒發(fā)育造成缺陷42采樣與分析52.1 大氣細粒子pm2.5的采樣52.2大氣細粒子pm2.5的質(zhì)量濃度監(jiān)測52.2.1重量法5752.2.2 射線吸收法10-1162.2.3微量振蕩天平法1272.2.4其他方法92.3大氣細粒子pm2.5的成分分析技術102.3.1元素分析102.3.2可溶性離子分析112.3.3含碳組分分析112.3.4單個顆粒物分析123各市pm2.5化學組成及污染狀況123.1廣州市pm2.5化學組成及污染狀況38123.2佛山市pm2.5化學組成及污染狀況38143.3深圳市pm2.5化學組成

7、及污染狀況38163.4惠州市pm2.5化學組成及污染狀況38173.5珠海市pm2.5化學組成及污染狀況38184 結論20參考文獻20致謝241 緒論 1.1 研究背景 我國當前最嚴峻的大氣環(huán)境問題之一就是大氣細顆粒物污染pm2.5即細顆粒物。細顆粒物(pm2.5)指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于 2.5 微米的顆粒物。它懸浮于空氣中能較長時間，其在空氣中含量濃度越高，就代表污染越嚴重。雖然pm2.5在地球大氣成分中的含量是很少，但它對能見度和空氣質(zhì)量等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，pm2.5粒徑小，面積大，有害物質(zhì)，活性強，易附帶有毒、（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中

8、的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。在往年，珠江三角洲城市群經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化水平的不斷提高，城市大氣環(huán)境問題也日益突出。廣州，佛山，深圳，惠州，珠海作為珠三角地區(qū)最具代表性的城市，細顆粒物pm2.5的污染問題正引起越來越多的關注。高濃度的pm2.5不僅會影響人體健康，還會影響區(qū)域氣候和大氣能見度。國內(nèi)有限的pm2.5研究表明城市pm2.5污染有加劇的趨勢。因此各市開展pm2.5的研究與防治。如今在3月25日環(huán)保部發(fā)布京津冀、長三角、珠三角區(qū)域及直轄市、省會城市和計劃單列市等74個城市2013年度空氣質(zhì)量狀況中。珠三角9地市空氣質(zhì)量平均達標天數(shù)比例為76.3%

9、，算下來相當于一年有278天空氣達標。但珠三角9市年均pm2.5濃度均超標?；葜?、珠海、深圳空氣質(zhì)量分列74城中的5到7位，珠三角也成為進入空氣“十佳”最多的城市群。1.2 大氣細粒子pm2.5的概述1.2.1 pm2.5的定義【1】pm2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細的1/20。雖然pm2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，pm2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。因此2012年2月，國務院同

10、意發(fā)布新修訂的環(huán)境空氣質(zhì)量標準增加了pm2.5監(jiān)測指標。1.2.2 pm2.5的基本組成pm2.5由直接進入空氣中的一次微粒和空氣中的氣態(tài)污染物通過化學轉化生成的二次微粒組成。一次微粒主要由塵土性微粒和植物及礦物燃料燃燒產(chǎn)生的碳黑(有機碳)粒子三大類組成。二次微粒主要由硫酸銨和硝酸銨組成，其形成的主要過程是大氣中的一次氣態(tài)污染物so2和nox通過均相或非均相的氧化形成酸性氣溶膠，再和大氣中唯一的偏堿性氣體nh3反應生成硫酸銨(亞硫酸銨)和硝酸銨氣溶膠粒子。大氣中的水滴為這些化學轉化過程提供了重要的前提條件。硫酸銨和硝酸銨是水溶性鹽類，在水中的溶解度均較高。所以，大氣中的水滴就易成為二次污染物并

11、且在1000m以下低空不斷累積的重要媒介。pm2.5中一次粒子與二次粒子的比例因地而異，主要取決于污染源的特征和氣象、氣候特征。例如，美國的華盛頓地區(qū)由于so2濃度較高(主要由火力發(fā)電廠排出)，相對濕度較高，所以二次粒子的比例較高。1.2.3 pm2.5的來源pm2.5的形成方式有三種情況:直接以固態(tài)形式排出的一次粒子；在高溫狀態(tài)下以氣態(tài)形式排出、在煙霧的冷卻和稀釋過程中凝結成固態(tài)的一次可凝結粒子；由氣態(tài)前體污染物通過大氣化學反應而生成的二次粒子。pm2.5中的一次粒子主要產(chǎn)生于化石燃料（主要是石油和煤炭）和生物質(zhì)燃料的燃燒，但在一些地區(qū)某些工業(yè)過程也能產(chǎn)生大量的一次pm2.5。一次粒子的源包

12、括從鋪裝路面和未鋪裝路面揚起的無組織排放以及礦物質(zhì)的加工和精煉過程等，其它的一些來源如來自建筑、農(nóng)田耕作、風蝕，等的地表塵對環(huán)境pm2.5(的貢獻則相對較小?？赡Y粒子主要由可在環(huán)境溫度凝結而形成顆粒物的半揮發(fā)性有機物組成。二次pm2.5由多相化學反應而形成，普通的氣態(tài)污染物通過該反應可轉化為極細小的粒子。在大多數(shù)地區(qū)，硫（s）和氮（n）為所觀察到的二次pm2.5的主要組分，而二次有機氣溶膠在一些地區(qū)也可能是重要的組成部分。我國研究人員在過去的研究中發(fā)現(xiàn)，我國大城市的pm2.5主要來源于燃料的燃燒(以煤炭燃燒為主)及機動車尾氣2。pm2.5最主要的來源是人為產(chǎn)生的，由煤炭、石油及其它礦物燃燒產(chǎn)

13、生的工業(yè)廢氣，以及機動車產(chǎn)生的尾氣排放，包括散播到空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子，經(jīng)過一系列光化學反應形成的二次污染物。環(huán)境監(jiān)測顯示，2009年全國113個環(huán)保重點城市中，有三分之一空氣質(zhì)量不達標。很多城市，尤其是大中城市空氣污染已經(jīng)呈現(xiàn)出煤煙型和汽車尾氣復合型污染的特點，加劇大氣污染治理難度。同時，全國一些地區(qū)酸雨、灰霾和光化學煙霧等區(qū)域性大氣污染問題頻發(fā)，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了每年200多天的灰霾天氣。這些都與機動車排放的氮氧化物、細顆粒物等污染物直接相關。據(jù)稱，截至2011年6月底，全國機動車總保有量達2.17億輛，其中汽車9846萬輛，摩托車1.02億輛。數(shù)據(jù)顯示，北京、深

14、圳、上海、成都、天津等11個城市汽車保有量超過100萬輛，其中北京達到464萬輛。目前全國約五分之一的城市大氣污染嚴重，113個重點城市中三分之一以上空氣質(zhì)量達不到國家二級標準，機動車排放成為部分大中城市大氣污染的主要來源3。當然，一些污染企業(yè)增加也是造成空氣質(zhì)量下降的原因之一。有資料顯示，中國已經(jīng)徹底成為一個世界工廠，大量綠地和農(nóng)田被工廠和道路所占用，城市失去喘息空間，一些地區(qū)的環(huán)境承載能力因此下降。僅珠三角地區(qū)的汽車尾氣排放的細粒子顆粒物已經(jīng)占到污染物比例的20%40%，和工業(yè)排放一起成為污染源的前兩位。據(jù)介紹，在工業(yè)集中的華北地區(qū)，pm2.5就占了整個空氣懸浮顆粒物重量的大半。1.3 大

15、氣細粒子pm2.5的對人體危害41.3.1 引發(fā)呼吸道阻塞或炎癥人就像一部精密的儀器，每一個結構都是適應環(huán)境的結果。我們的呼吸系統(tǒng)，天然地有著阻擋污染物的能力，那些較大的污染物，在經(jīng)過鼻腔、咽喉時就已經(jīng)被阻擋，即便是能夠進入氣管、支氣管的臟東西，也可以隨著氣管內(nèi)纖毛的運動，被運送出呼吸道。不過，人體處處存在漏洞，對于微小的顆粒物，呼吸系統(tǒng)的屏障就無能為力。穿越屏障以后，細小的顆粒物開始以各種形式在呼吸道中興風作浪。一個最直接的方式是，這些細微的顆粒物本身，滯留在敏感的呼吸道中，引起局部的阻塞和炎癥。研究顯示，2.5微米以下的顆粒物，75%在肺泡內(nèi)沉積。正如，眼睛里進了沙子，眼睛會發(fā)炎。呼吸系統(tǒng)

16、的深處，也是一個敏感的環(huán)境，細顆粒物作為異物長期停留在呼吸系統(tǒng)內(nèi)，同樣會讓呼吸系統(tǒng)發(fā)炎。1.3.2 pm2.5顆粒物可通過氣血交換進入血管 粒徑在2.5微米至10微米之間的顆粒物，能夠進入上呼吸道，但部分可通過痰液等排出體外，另外也會被鼻腔內(nèi)部的絨毛阻擋，對人體健康危害相對較小；而粒徑在2.5微米以下的細顆粒物，直徑相當于人類頭發(fā)的1/10大小，不易被阻擋。被吸入人體后會直接進入支管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。每個人每天平均要吸入約1萬升的空氣，進入肺泡的微塵可迅速被吸收、不經(jīng)過肝臟解毒直接進入血液循環(huán)分布到全身；其次，會損害血紅蛋白輸送氧的能力，喪失血

17、液。對貧血和血液循環(huán)障礙的病人來說，可能產(chǎn)生嚴重后果。例如可以加重呼吸系統(tǒng)疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠狀動脈等心臟疾病?？傊@些顆粒還可以通過支氣管和肺泡進入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對人體健康的傷害更大。人體的生理結構決定了對pm2.5沒有任何過濾、阻攔能力，而pm2.5對人類健康的危害卻隨著醫(yī)學技術的進步，逐步暴露出其恐怖的一面。1.3.3 致病病毒搭“順風車”入體內(nèi)致癌細顆粒物會像一輛輛可以自由進入呼吸系統(tǒng)的小車，其他致病的物質(zhì)如細菌、病毒，搭著“順風車”，來到呼吸系統(tǒng)的深處，造成感染。流行病學的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，城市大氣顆粒物中的多環(huán)芳烴與居民肺癌的發(fā)病率和死亡率相關。多

18、環(huán)芳烴進入人體的過程中，細顆粒物扮演了“順風車”的角色，大氣中的大多數(shù)多環(huán)芳烴吸附在顆粒物的表面，尤其是粒徑在5毫米以下的顆粒物上，大顆粒物上的多環(huán)芳烴很少。也就是說，空氣中細顆粒物越多，我們接觸致癌物多環(huán)芳烴的機會就越多。1.3.4 影響胎兒發(fā)育造成缺陷近年的一些報告顯示，人類的生殖能力正在明顯下降，環(huán)境污染被認為是罪魁禍首。來自波希米亞北部的一項調(diào)查，對接觸高濃度pm2.5的孕婦進行了研究，發(fā)現(xiàn)高濃度的細顆粒物污染可能會影響胚胎的發(fā)育。更多的研究發(fā)現(xiàn)，大氣顆粒物質(zhì)的濃度與圍產(chǎn)兒、新生兒死亡率的上升，低出生體重、宮內(nèi)發(fā)育遲緩(iurg)，以及先天功能缺陷具有相關性。2 采樣與分析 大氣采樣是

19、采集大氣中污染物樣品或受污染空氣樣品的過程。采集方法有兩類：一類是使大量空氣通過液體吸收劑或固體吸附劑，將大氣中濃度較低的污染物富集起來，如抽氣法、濾膜法。另一類是用容器（玻璃瓶、塑料袋等）采集含有污染物的空氣。前者測得的是采樣時間內(nèi)大氣中污染物的平均濃度；后者測得的是瞬時濃度或短時間內(nèi)的平均濃度。采樣的方式應根據(jù)采樣的目的和現(xiàn)場情況而定。所采樣品應有代表性。采樣效率要高，操作務求簡便，并便于進行隨后的分析測定，以獲得可靠的大氣污染的基本數(shù)據(jù)。2.1 大氣細粒子pm2.5的采樣pm2.5的分離：國內(nèi)外對大氣顆粒物分離方法基本一致，即由具有特殊結構的切割器及其產(chǎn)生的特定空氣流速達到分離效果。其基

20、本原理是：在抽氣泵的作用下，空氣以一定的流速流過切割器，較大的顆粒因為慣性大而被涂了油的部件截留，慣性較小的細顆粒絕大部分隨著空氣流而通過，達到顆粒物的分離效果（圖1）。 圖1 大氣顆粒物采樣總體示意圖2.2 大氣細粒子pm2.5的質(zhì)量濃度監(jiān)測 2.2.1 重量法57重量法是指將pm2.5直接截留在濾膜上，然后用天平稱重。濾膜并不能把所有的pm2.5都收集到，一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜。但只要濾膜對于0.25m以上的顆粒截留效率大于99%，就算合格。因為所損失的極細小顆粒物對的重量貢獻很小，對分析結果影響不大。目前按照重量法設計的采樣設備較多，如中國生產(chǎn)的th150型智能中流量顆粒物采樣器

21、、四通道pm2.5采樣器（pr2300）、美國urg公司生產(chǎn)的通用型大氣污染物采樣儀（urg3000k）、德國grimm分析儀等。這些采樣器利用teflon膜或ptee濾膜對pm2.5進行采樣，再采用稱重法計算顆粒物質(zhì)量濃度8，9。重量法是最直接最可靠的方法，是驗證其他方法是否準確的標桿。然而重量法需要人工稱重，程序比較繁瑣而費時。因此，這種方法及儀器多應用于進行單點、某時間段內(nèi)的采樣與監(jiān)測，為大氣污染調(diào)查研究提供數(shù)據(jù)。2.2.2 射線吸收法10-11將pm2.5收集到濾紙上，然后照射一束射線，射線穿過濾紙和顆粒物時由于被散射而衰減，衰減的程度與pm2.5的重量成正比，根據(jù)射線的衰減就可以計算

22、出pm2.5的重量，這種方法可實現(xiàn)自動連續(xù)監(jiān)測。當射線能量恒定時，衰減后的射線強度與介質(zhì)相對密度之間的關系為：i=i0e-md式中: i為采樣后被介質(zhì)吸收后的粒子計數(shù);i0為采樣前未經(jīng)介質(zhì)吸收的粒子計數(shù);m為粒子對特定介質(zhì)的吸收系數(shù)；d 為吸收介質(zhì)的厚度；為介質(zhì)的相對密度。射線法pm2.5顆粒物監(jiān)測儀由pm10采樣頭、pm2.5切割器、樣品動態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機組成。流量為每小時1m3的環(huán)境空氣樣品經(jīng)過pm2.5采樣頭和pm2.5切割器后，成為符合技術要求的pm2.5顆粒物樣品氣體，樣品進入儀器主機后，顆粒物被收集在可以自動更換的濾膜上。在儀器中，濾膜的兩側分別設置了射線源和射線檢測器

23、。由于射線檢測器的輸出信號能直接反應采集樣品前后的濾膜上顆粒物的質(zhì)量變化，儀器通過分析射線檢測器的信號變化得到一定時段內(nèi)采集的顆粒物質(zhì)量數(shù)值，結合相同時段內(nèi)采集的樣品的體積，最終報告出采樣時段的顆粒物濃度。射線法pm2.5顆粒物監(jiān)測儀可以分為步進式和連續(xù)式（圖2）。（1）步進式射線法pm2.5顆粒物監(jiān)測儀該監(jiān)測儀的采樣室和傳感器是在不同的位置，濾膜需要在兩個位置來回移動，樣品采集和分析是在不同的時段進行，儀器在采樣結束后才進行測量得到采樣時段的顆粒物平均濃度。需要得到小時平均數(shù)據(jù)時，每1小時就要使用一段濾膜，一般環(huán)境條件下一卷濾膜使用約兩個月。（2）連續(xù)式射線法pm2.5顆粒物監(jiān)測儀該儀器的測

24、量室和采樣室是疊加在一起的，射線傳感器實時測量采集到的顆粒物，樣品濾膜不需要在分開布置的測量室和采樣室之間來回移動，所以不會給樣品帶來損失，從而保證了顆粒物連續(xù)實時的測量。儀器安裝極其簡單，維護方便，是當前市場上維護量最低的連續(xù)顆粒物監(jiān)測儀。 （a） （b）圖2 射線pm2.5顆粒物監(jiān)測儀（a）步進式（b）連續(xù)式2.2.3 微量振蕩天平法12基于微量振蕩天平法研制的采樣器由空心玻璃管濾芯等組成該空心玻璃管一頭粗一頭細，粗頭固定，細頭裝有濾芯。工作原理為：空氣從粗頭進，細頭出，pm2.5就被截留在濾芯上。在電場的作用下，細頭以一定頻率振蕩，該頻率和細頭重量的平方根成反比，于是，根據(jù)振蕩頻率的變化

25、算出收集到的pm2.5的重量。該方法可實現(xiàn)自動連續(xù)監(jiān)測，因此，近年來我國多個地區(qū)采用微量振蕩天平法測定。微量振蕩天平法pm2.5顆粒物監(jiān)測儀由pm10采樣頭、pm2.5切割器、濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機組成。流量為每小時1m3的環(huán)境空氣樣品經(jīng)過pm10采樣頭和pm2.5切割器后成為符合技術要求的pm2.5顆粒物樣品氣體。樣品隨后進入配置有濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)的微量振蕩天平監(jiān)測儀主機。在主機中測量樣品質(zhì)量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定另一端裝有濾膜的空心錐形管，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上（圖3）。 圖3 微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測儀配置膜動態(tài)測量系統(tǒng)的微量振蕩天平法儀器

26、在被美國環(huán)保署認可的儀器中是唯一一款采用顆粒物質(zhì)量直接測量的儀器，膜動態(tài)測量系統(tǒng)的運用使儀器能夠測得分析過程中揮發(fā)掉的揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物的質(zhì)量，經(jīng)過補償后的數(shù)據(jù)更接近于標準稱重法的測量結果，它的數(shù)據(jù)是自動法pm2.5顆粒物監(jiān)測儀中準確度最高的13，14。表1 三種檢測方法比較檢測方法利用原理靈敏度/mg.m-3特點應用重量法射線法微量震蕩天平法重力光學力學與天平有關0.010.0001原理簡單，數(shù)據(jù)可靠，操作較復雜結果與顆粒物粒徑顏色成分無關結果與顆粒物粒徑顏色成分無關，受濕度影響大基本方法，膜捕集后可進行其他分析大氣顆粒物，粉塵濃度的自動檢測大氣顆粒物，粉塵濃度的自動檢測多年來，美國環(huán)保

27、署不斷對顆粒物自動監(jiān)測技術和設備進行評價和建議改進，積累了大量的測試數(shù)據(jù)和實驗結果。三種檢測方法的對比如表3所示，經(jīng)世界各國的權威檢定機構及第三方監(jiān)測機構的測試，微量振蕩天平與膜動態(tài)測量系統(tǒng)聯(lián)用技術與標準重量法數(shù)據(jù)的相關性最佳，在94%99%之間。而射線技術的相關性在77%90%之間。因此，微量振蕩天平技術成為目前世界各國正在使用的顆粒物自動監(jiān)測的主流技術。美國環(huán)保署多年來始終在關鍵測試點位上，使用微量振蕩天平與膜動態(tài)測量系統(tǒng)聯(lián)用技術。在美國pm2.5監(jiān)測網(wǎng)絡中約有60%的微量振蕩天平法監(jiān)測儀。2.2.4 其他方法光散射的原理測定顆粒物濃度（未納入標準）：該測定方法的原理是：空氣中的顆粒物濃度

28、越高，對光的散射就越強。測定光的散射后，理論上就可以算出顆粒物濃度，但在實際運用中，由于光的散射與顆粒物濃度之間的關系是受到諸多因素的影響，例如顆粒物的化學組成，形狀比重粒徑分布等，而這些都取決于污染源的組成，因此光散射和顆粒物濃度之間的換算公式隨時隨地都可能在變，需要儀器使用者不斷地用標準方法進行校有研究者做過理論計算。利用光散射儀測定pm2.5，至少有30%40%的不確定性，這種不確定性是這類儀器固有的，所以不常用于pm2.5質(zhì)量濃度測量1518。2.3 大氣細粒子pm2.5的成分分析技術對pm2.5進行表征研究是有關顆粒物研究的一個重要方面，可以為探究大氣化學過程，環(huán)境及健康效應，預測氣

29、候影響，源解析研究以及污染防治工作提供大量實測數(shù)據(jù)和科學依據(jù)，下面主要從pm2.5中的元素分析，可溶性離子分析，有機組分分析以及單個粒子分析的技術進行論述，可以為探討顆粒物上負載的如重金屬和pahs等危害較大的物質(zhì)提供指導。2.3.1 元素分析無機多元素的分析方法主要有原子吸收光譜分析（aas）、中子活化分析（inaa）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（icp-aes）、x射線熒光光譜（xrf）、質(zhì)子誘導x射線發(fā)射（pixe）以及電感耦合等離子體-質(zhì)譜（icp-ms）等1921。由于pm2.5的采樣量一般較少，因此能適應濾膜樣品量少且不需要或幾乎不需要樣品預處理的分析方法成為首選。（1）原子吸收

30、光譜法是一種比較成熟的分析技術，靈敏度高、分析速度快、成本低、操作容易，因而在我國環(huán)境領域應用較為普遍，但是在多元素同時測定方面有其局限性。（2）x射線熒光光譜可測定的元素范圍廣，不需要對樣品進行預處理，分析過程中對樣品無損壞，分析速度快，對于微量元素的分析可達ppm水平。usepa在美國國家環(huán)境空氣監(jiān)測站pm2.5化學物種項目中選定xrf為分析元素成分的方法。icp-ms興起于20世紀80年代，被認為是超痕量元素分析最有力的技術，由于具有分析速度快、線性范圍寬、可多元素同時測定、檢出限低等優(yōu)點，目前已獲得了廣泛的應用。在對pm2.5中的重金屬進行分析的過程中，常用方法有：分光光度法、x-射線

31、熒光光譜法、石墨爐原子吸收法和中子活化分析法等2223。（1）分光光度法儀器簡單，但由于靈敏度很低，樣品一般都必須經(jīng)過分離富集，操作手續(xù)煩瑣，現(xiàn)已逐漸被石墨爐原子吸收法所代替；（2）石墨爐原子吸收法由于檢測限低，一般可省去富集的過程，但不能進行多元素的同時測定；（3）x-射線熒光光譜法屬于非破壞性分析手段，是大氣顆粒物分析中的一種新方法，但至今國內(nèi)外還沒有合適的顆粒物標準樣品，方法處于探索階段；（4）中子活化分析方法簡單，但儀器昂貴，在普通實驗室難于推廣；（5）電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(icp-aes)是一種新的微量與超微量多元素同時分析的方法，它的分析檢出限要高出其他方法13個數(shù)量級，并可

32、實現(xiàn)多元素的同時分析以及元素的各種同位素測定等。2.3.2 可溶性離子分析大氣顆粒物中的離子物種是指溶于水的化學成分，如nh4+ 、k+、na+、mg2+、ca2+等陽離子和f-、cl-、no3- 、po34- 、so24-、br-等陰離子。當相對濕度增加時，pm2.5中可溶于水的部分與大氣中的液態(tài)水相關，因而改變其光散射特性。測定上述陰離子的傳統(tǒng)方法一般是離子色譜法（ic）、濁度法；陽離子則多采用源自吸收光譜法（aas）。離子色譜法能夠同時、快速測定多種離子，尤其在測定陰離子方面有其它方法不可比擬的優(yōu)越性。usepa的pm2.5化學物種項目中選用離子色譜法作為目標陽離子（nh4+ 、k+、n

33、a+與k+）和陰離子(no3- 與so24-)的分析方法。目前我國環(huán)境監(jiān)測分析中常用的陰陽離子測定方法有分光光度法、滴定法和離子色譜法等2427。離子色譜法作為我國的推薦使用方法，雖然尚未達到標準化的程度，但在研究大氣顆粒物可溶性離子方面的應用越來越多。目前，離子色譜法在國內(nèi)外已廣泛應用于各個領域，特別是tsph2o的研究已成為國內(nèi)外大氣化學中最重要和最有實用價值的前沿課題之一。國外近幾年來使用離子色譜法對tsph2o的分析和研究也正在逐步展開。karthikeyan 28等人利用ic法結合超聲波提取，分析測定大氣細顆粒物中( pm2.5) 水溶性無機、有機離子，他們分析了so24- 、nh4

34、+ 、no3- 、na+、k+、cl-、ca2+、mg2+等離子，認為主要離子濃度順序為so24- nh4+ no3- na+ k+ cl-, so24- 、nh4+ 和no3- 組分分別占50%、16.5%和9.10%，陽離子中na+、k+、mg2+和ca2+占到24%。2.3.3 含碳組分分析相對于大氣中化學元素的分析，人們更關注顆粒物中的機物成分，特別是大氣中多環(huán)芳烴pahs這類危害較大的物質(zhì)?，F(xiàn)在檢測大氣有機物技術中比較成熟的技術有氣相色譜（gc）、高效液相色譜（hplc）、氣質(zhì)聯(lián)用（gc-ms）和液質(zhì)聯(lián)用（hplc-ms）29-35。（1）gc對相對分子量較小的多環(huán)芳烴（pahs）能

35、達到很高的靈敏度和分離效果。（2）hplc可以在室溫工作，不但可以檢測到小分子的pahs，還可以對高溫時不穩(wěn)定的pahs 檢測，所以hplc 測量pahs 的相對分子量范圍要比gc 法廣。（3）gc- ms結合了gc 分離效果高和ms 鑒定能力強的優(yōu)點，是廣泛使用的大氣顆粒物檢測技術。但gcms 對于極性基團的pahs難以檢測，而hplc-ms在這方面更有優(yōu)勢。2.3.4 單個顆粒物分析單個顆粒物一般是指大氣中粒度范圍在5 納米至幾個微米之間的顆粒，單顆粒物的形態(tài)和化學組成蘊涵著豐富的環(huán)境信息。對單個粒子的檢測是近十年來發(fā)展的趨勢，主要應用電子束技術，質(zhì)子/核子束技術及激光微探針質(zhì)譜等，其基本

36、思路是一樣的，就是用高能量的激光或加熱的表面將單個顆粒物擊為碎片離子，接著用飛行時間質(zhì)譜（tofms）在真空中檢測碎片離子。采用電子束技術的主要方法有掃描電子顯微鏡（sem）和電子探針x射線微分析。董樹屏36等利用sem識別廣州大氣顆粒物主要種類并對其進行來源分析。在質(zhì)子/核子束技術應用方面，仇志軍37等利用核探針對單顆粒物進行了研究，建立了單顆粒指紋數(shù)據(jù)庫。將高分辨、高靈敏的掃描核探針（snm）技術和人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ann）模式識別方法相結合，以單個氣溶膠顆粒物化學表征為基礎，對大氣氣溶膠源識別與解析的新方法做了研究。應用其他技術來檢測單個顆粒物的方法有：傅立葉紅外光譜（ftip）和二次離子質(zhì)

37、譜（sims）。3 各市pm2.5化學組成及污染狀況3.1廣州市pm2.5化學組成及污染狀況38 表2 廣州市各監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)（2014.3.20）指標說明:aqi=空氣質(zhì)量指數(shù);pm2.5=細顆粒物;pm10=可吸入顆粒物;co=一氧化碳; no2=二氧化氮;so2=二氧化硫;o3-1h=臭氧1小時平均;o3-8h=臭氧8小時平均; 數(shù)值單位：g/m3(co為mg/m3) 11個監(jiān)測點 aqi pm2.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量九龍鎮(zhèn)鎮(zhèn)龍 5841520.495527864良天河職幼5927670.7835384949良市五中5536601.3333

38、115547良市八十六中5230541.0882378365良市監(jiān)測站4229400.9255663828優(yōu)帽峰山森林公園5427570.75610810094良廣東商學院4322430.6342036565優(yōu)廣雅中學5731641.0654065542良番禺中學4531341.1881855864優(yōu)花都師范4531371.32716106259優(yōu)麓湖 5035451.2532476153優(yōu) 廣州市各站點的pm2.5質(zhì)量濃度并無多大差異，個別點出現(xiàn)微小差別，總體趨勢一致。這與相同的監(jiān)測條件和時段、廣州的氣象條件有關。pm2.5在線監(jiān)測，加上降水、氣壓、風速、相對濕度在一定范圍波動，使pm2.5

39、并無多大差別。pm2.5產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)。廣州人口分布眾多，生活所需排放的污染物亦相對較大，pm2.5產(chǎn)生量亦大。廣雅中學監(jiān)測點靠近廣州交通東西大動脈東風路上，附近有內(nèi)環(huán)，離廣深高速不遠。這些道路容易發(fā)生機動車堵塞，一旦堵車機動車發(fā)動機低速運轉，燃料燃燒不充分，排放的空氣污染物、有害物質(zhì)會更多。周圍遍布眾多的大型廠房和一座大型煤場，是pm2.5污染的主要來源；市監(jiān)測站位于康王北路邊，北有東風中路，南有解放北路，周圍遍布居民樓。汽車尾氣、揚塵和人為的生活垃圾是造成pm2.5過高的主要原因；廣東商學院在廣州市

40、海珠區(qū)赤沙路21號，北面有廣園快速路，南面有廣州環(huán)城高速路，西面有華南快速，被眾多公路線路包圍，交通量大，尾氣污染嚴重；此外南面分布眾多的小工廠，燃燒和通過非點源排放的大氣污染物等，對pm2.5貢獻大；市86中位于泰景中街，機動車流量較大的東風北路東邊，護林路南面，汽車尾氣排放也十分嚴重，交通污染十分嚴重。工業(yè)污染、燃料燃燒污染和交通污染應為該點的主要污染來源?；ǘ紟煼段挥谠粕酱蟮肋?，廣清高速公路右邊，車輛比較多，而且車型復雜，車輛排放尾氣問題十分嚴重，而且車輛經(jīng)過長途運輸，車身上夾帶較多灰塵，尾氣和灰塵都使該站點pm2.5顆粒物濃度上升。表3 廣州市最近7天排名及數(shù)據(jù) 日期/aqi排名 aq

41、i pm2.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量2014-3-19第93位93691031.198702013495良2014-3-18第69位100741101.37472208165良2014-3-17第148位1591211821.70589288057中度污染2014-3-16第130位123931381.19872254033輕度污染2014-3-15第52位8966900.88460215347良2014-3-14第51位7756780.90846129181良2014-3-13第31位5740591.12444108070良注：03-1h，o3-8

42、h為24小時最大值，其他污染物為24小時平均值，日aqi根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(aqi)技術規(guī)定(試行)(hj633-2012)中的日報發(fā)布標準計算。3.2 佛山市pm2.5化學組成及污染狀況39 表4 佛山市各監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)（2014.3.20）指標說明:aqi=空氣質(zhì)量指數(shù);pm2.5=細顆粒物;pm10=可吸入顆粒物;co=一氧化碳; no2=二氧化氮;so2=二氧化硫;o3-1h=臭氧1小時平均;o3-8h=臭氧8小時平均;數(shù)值單位：g/m3(co為mg/m3) 8個監(jiān)測點 aqi pm2.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量三水云東海 4522451.1

43、5435172645優(yōu)三水監(jiān)測站 4524451.19932142232優(yōu)華材職中 4027401.2153753135優(yōu)南海氣象局5122521.26926104552良容桂街道辦 5520591.27136194367良灣梁 4622560.84732114858優(yōu)順德蘇崗 5633611.07428153448良高明孔堂 5122521.01727144165良 佛山市各站點的pm2.5質(zhì)量濃度并無多大差異，個別點出現(xiàn)微小差別，總體趨勢一致。這與相同的監(jiān)測條件和時段、佛山的氣象條件有關。pm2.5在線監(jiān)測，加上降水、氣壓、風速、相對濕度在一定范圍波動，使pm2.5并無多大差別。pm2.5

44、產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)。佛山工廠分布眾多，生產(chǎn)所需排放的污染物亦相對較大，pm2.5產(chǎn)生量亦大。云東海監(jiān)測點在一塊植被完整、面積最大、有山有水、不可多得的一塊“碧玉”。其管理范圍包括三水森林公園及其北部的丘陵林地，大朗渦低洼地。故而pm2.5 指數(shù)小。南海氣象局監(jiān)測站位于南海大道北路邊，北有佛平路，南有南桂路，周圍遍布居民樓。汽車尾氣、揚塵和人為的生活垃圾是造成pm2.5過高的主要原因；順德蘇崗在新城區(qū)區(qū)政府樓頂，北面有順峰山公園，南面有條河，西面有京珠高速，由于珠高速交通量大，尾氣污染嚴重，對pm2.5貢獻大

45、。表5 佛山市最近7天排名及數(shù)據(jù) 日期/aqi排名 aqi pm2.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量2014-3-19第50位7950741.129632411891良2014-3-18第42位8257841.264652910477良2014-3-17第144位1541181701.897104608654中度污染2014-3-16第115位118891291.50583392015輕度污染2014-3-15第97位10161911.2881352728輕度污染2014-3-14第10位62446312014-3-13第38位60

46、31481.40547236953良注：03-1h，o3-8h為24小時最大值，其他污染物為24小時平均值，日aqi根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(aqi)技術規(guī)定(試行)(hj633-2012)中的日報發(fā)布標準計算。3.3 深圳市pm2.5化學組成及污染狀況40 表6 深圳市各監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)（2014.3.20）指標說明:aqi=空氣質(zhì)量指數(shù);pm2.5=細顆粒物;pm10=可吸入顆粒物;co=一氧化碳; no2=二氧化氮;so2=二氧化硫;o3-1h=臭氧1小時平均;o3-8h=臭氧8小時平均;數(shù)值單位：g/m3(co為mg/m3) 11個監(jiān)測點 aqi pm2.5 pm10 co no2 so2

47、o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量華僑城5035400.9374753438優(yōu)南油4632421.222987560優(yōu)南澳5821651.0271046550良梅沙5829651.071237843良洪湖9537140-2959882良鹽田96211420.936667956良荔園3826350.7113455127優(yōu)葵涌3826380.3771531214優(yōu)西鄉(xiāng)428421觀瀾5625611.152251060117良龍崗4632-1.4272754562優(yōu) 深圳市各站點的pm2.5質(zhì)量濃度并無多大差異，個別點出現(xiàn)微小差別，總體趨勢一致。這與相同的監(jiān)測條件和時段、深圳

48、的氣象條件有關。pm2.5在線監(jiān)測，加上降水、氣壓、風速、相對濕度在一定范圍波動，使pm2.5并無多大差別。pm2.5產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)。深圳工廠分布眾多，生產(chǎn)所需排放的污染物亦相對較大，pm2.5產(chǎn)生量亦大?？?，嘉園監(jiān)測點在山區(qū)空氣質(zhì)量好。觀瀾，龍崗監(jiān)測站位于工業(yè)區(qū)。工業(yè)廢氣、汽車尾氣、揚塵和人為的生活垃圾是造成pm2.5過高的主要原因；華僑城在深南大道旁，附近均為大型主題公園，汽車尾氣、揚塵和人為的生活垃圾是造成pm2.5過高的主要原因。表7 深圳市最近7天排名及數(shù)據(jù) 日期/aqi排名 aqi pm2

49、.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量2014-3-19第16位6041690.81746106050良2014-3-18第13位5939680.75347106151良2014-3-17第17位7252820.7675297165良2014-3-16第34位83611150.70446169187良2014-3-15第55位90671000.81543116558良2014-3-14第24位7050790.80430108879良2014-3-13第13位5335541.0133577573良注：03-1h，o3-8h為24小時最大值，其他污染物為24小時平均

50、值，日aqi根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(aqi)技術規(guī)定(試行)(hj633-2012)中的日報發(fā)布標準計算。3.4 惠州市pm2.5化學組成及污染狀況41 表8 惠州市各監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)（2014.3.20）指標說明:aqi=空氣質(zhì)量指數(shù);pm2.5=細顆粒物;pm10=可吸入顆粒物;co=一氧化碳; no2=二氧化氮;so2=二氧化硫;o3-1h=臭氧1小時平均;o3-8h=臭氧8小時平均;數(shù)值單位：g/m3(co為mg/m3) 5個監(jiān)測點 aqi pm2.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量下埔橫江三路子站 5942640.61619176372良大亞灣管委會子站

51、 6936870.777181176107良惠陽區(qū)承修路船湖子站 5740540.668211980104良江北云山西路子站 6534800.70220277786良河南岸金山湖子站 6043610.87221178488良 惠州市各站點的pm2.5質(zhì)量濃度并無多大差異，個別點出現(xiàn)微小差別，總體趨勢一致。這與相同的監(jiān)測條件和時段、惠州的氣象條件有關。pm2.5在線監(jiān)測，加上降水、氣壓、風速、相對濕度在一定范圍波動，使pm2.5并無多大差別。pm2.5產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)?；葜菘诜植急姸?，生活所需排放的污染物亦相對較大，pm2.5產(chǎn)生量亦大。橫江三路監(jiān)測點在市中心，雖然在商業(yè)繁華的路段，但周圍綠化做的很好。導致了pm2.5的減小。河南岸金山湖監(jiān)測站位于三環(huán)路邊，周圍遍布居民樓。汽車尾氣、揚塵和人為的生活垃圾是造成pm2.5較高的主要原因；江北云山西路在人民體育公園旁，附近有三個大型小區(qū)周圍遍布居民樓。汽車尾氣、揚塵和人為的生活垃圾是造成pm2.5 的原因。表9 惠州市最近7天排名及數(shù) 日期/aqi排名 aqi pm2.5 pm10 co no2 so2 o3-1h o3-8h 空氣質(zhì)量2014-3-19第22位63427