衡山大氣PAHs氣-粒分配及降雨清除規(guī)律研究.pdf

1、本研究在海拔1269m的衡山采集大氣和同期降雨樣品，運用國際上較為先進的模式研究衡山PAHs的氣/粒分配行為及其降雨清除機制，不僅能為國內外該領域的研究者提供可比較和參考的中國自由對流層高度上PAHs的實地觀測數據，并且對進一步定量研究我國PAHs遷移規(guī)律具有重要的參考價值。
　　 2009年3-5月，本研究在湖南衡山頂峰進行了為期三個月的大氣顆粒物、氣體及雨水樣品的綜合采集，共采集到PM2.5樣品41個，TSP樣品48個，PU

2、F樣品39個，以及雨水34場用于分析衡山地區(qū)PAHs的污染特征、在氣相和顆粒相間的分布規(guī)律、降雨對PAHs的清除機制以及該地區(qū)PAHs的來源。
　　 結果表明，衡山大氣中PAHs濃度范圍2.67-137.00ng/m3，平均濃度24.10ng/m3，其中分子量較小、易揮發(fā)的3環(huán)PAHs占主導。與國內外城市和鄉(xiāng)村站點相比，衡山PAHs濃度處于較低水平，但還是高于國外的高山站點。
　　 本研究運用Junge—Pankow吸附

3、模型、Harner—Bidleman(Koa)吸收模型，以及考慮了煙塵(soot)吸附的Ksoot-air(Ksa)模型來預測衡山大氣中PAHs的氣/粒分配特征，并與實際觀測值對比驗證。Junge—Pankow吸附模型擬合結果發(fā)現logKp與logPL0呈較好的相關性(R2=0.92)，但斜率mr僅為-0.35，遠遠偏離分配平衡時的理論值-1，這與絕大多數的研究結果類似，本研究認為，采樣過程中溫度的變化、采樣誤差以及有機物在顆粒物上的不

4、可逆吸附(如soot-carbon)等是mr偏離平衡值的原因。
　　 本文假設氣溶膠上有機質含量20％，運用Harner—Bidleman(Koa)吸收模型預測衡山大氣中PAHs的氣/粒分配系數logKp，結果顯示，Koa吸收模型大致比logKp觀測值低1-2個數量級;考慮了煙塵soot-carbon吸附（以衡山黑炭BC含量5％計算）的Ksa模型能較好的預測PHE、PYR、CHR、FLA的氣/粒分配系數，證實了煙塵soot-ca

5、rbon吸附對衡山大氣長距離傳輸有重要作用。但是Ksa模式低估了ANT，高估了BaA的氣/粒分配系數，這可能與他們在空氣中的降解有關?？傮w認為，在不考慮空氣中PAHs降解的情況下，Ksa模型能較好的預測衡山PAHs的氣/粒分配特征。
　　 雨水中PAHs的平均加權濃度為536.42ng/(1)，以2-4環(huán)的PAHs為主，菲和芴是濃度最高的兩種單體。雨水中溶解相PAHs的濃度觀測值要普遍高于顆粒相(403.04vs.133.39n

6、g/l)。
　　 與國內外的其他研究結果相比，衡山雨水中PAHs的濃度處于中等水平:高于國外高山站點，低于大部分城市站點。
　　 實際觀測中衡山春季雨水對氣態(tài)和顆粒態(tài)PAHs的總清除率WT觀測值在104-105之間，偏低于其他可參考的研究，這可能與衡山相對清潔的大氣環(huán)境有關。其中氣態(tài)和顆粒態(tài)的清除對總清除率的貢獻范圍分別是45.9-96.8％和3.2-54.1％，表明氣相PAHs的清除對總PAHs的清除處于主導地位。而經

7、過理論計算的氣態(tài)PAHs的清除系數要比實際觀測的低1-3個數量級，顆粒態(tài)PAHs的清除對總清除率的貢獻在42.05-99.01％之間，遠高于氣態(tài)PAHs的清除貢獻率，顆粒態(tài)PAHs清除處于主導地位。研究分析證實雨水樣品中未被過濾出來的亞微顆粒對研究PAHs的濕沉降清除效率有很大影響。
　　 本論文采用比值法以及主因子分析法對PAHs的來源進行解析，初步認定煤和生物質燃燒是衡山地區(qū)自由對流層PAHs的主要來源。PCA法解析出3個源