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(yùn)用國(guó)際上較為先進(jìn)的模式研究衡山PAHs的氣/粒分配行為及其降雨清除機(jī)制，不僅能為國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的研究者提供可比較和參考的中國(guó)自由對(duì)流層高度上PAHs的實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，并且對(duì)進(jìn)一步定量研究我國(guó)PAHs遷移規(guī)律具有重要的參考價(jià)值。
　　 2009年3-5月，本研究在湖南衡山頂峰進(jìn)行了為期三個(gè)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(gè)，TSP樣品48個(gè)，PU

2、F樣品39個(gè)，以及雨水34場(chǎng)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(duì)PAHs的清除機(jī)制以及該地區(qū)PAHs的來源。
　　 結(jié)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(dǎo)。與國(guó)內(nèi)外城市和鄉(xiāng)村站點(diǎn)相比，衡山PAHs濃度處于較低水平，但還是高于國(guó)外的高山站點(diǎn)。
　　 本研究運(yùn)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(yù)測(cè)衡山大氣中PAHs的氣/粒分配特征，并與實(shí)際觀測(cè)值對(duì)比驗(yàn)證。Junge—Pankow吸附模型擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn)logKp與logPL0呈較好的相關(guān)性(R2=0.92)，但斜率mr僅為-0.35，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離分配平衡時(shí)的理論值-1，這與絕大多數(shù)的研究結(jié)果類似，本研究認(rèn)為，采樣過程中溫度的變化、采樣誤差以及有機(jī)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(shè)氣溶膠上有機(jī)質(zhì)含量20％，運(yùn)用Harner—Bidleman(Koa)吸收模型預(yù)測(cè)衡山大氣中PAHs的氣/粒分配系數(shù)logKp，結(jié)果顯示，Koa吸收模型大致比logKp觀測(cè)值低1-2個(gè)數(shù)量級(jí);考慮了煙塵soot-carbon吸附（以衡山黑炭BC含量5％計(jì)算）的Ksa模型能較好的預(yù)測(cè)PHE、PYR、CHR、FLA的氣/粒分配系數(shù)，證實(shí)了煙塵soot-ca

5、rbon吸附對(duì)衡山大氣長(zhǎng)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(shù)，這可能與他們?cè)诳諝庵械慕到庥嘘P(guān)?？傮w認(rèn)為，在不考慮空氣中PAHs降解的情況下，Ksa模型能較好的預(yù)測(cè)衡山PAHs的氣/粒分配特征。
　　 雨水中PAHs的平均加權(quán)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(cè)值要普遍高于顆粒相(403.04vs.133.39n

6、g/l)。
　　 與國(guó)內(nèi)外的其他研究結(jié)果相比，衡山雨水中PAHs的濃度處于中等水平:高于國(guó)外高山站點(diǎn)，低于大部分城市站點(diǎn)。
　　 實(shí)際觀測(cè)中衡山春季雨水對(duì)氣態(tài)和顆粒態(tài)PAHs的總清除率WT觀測(cè)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(duì)清潔的大氣環(huán)境有關(guān)。其中氣態(tài)和顆粒態(tài)的清除對(duì)總清除率的貢獻(xiàn)范圍分別是45.9-96.8％和3.2-54.1％，表明氣相PAHs的清除對(duì)總PAHs的清除處于主導(dǎo)地位。而經(jīng)

7、過理論計(jì)算的氣態(tài)PAHs的清除系數(shù)要比實(shí)際觀測(cè)的低1-3個(gè)數(shù)量級(jí)，顆粒態(tài)PAHs的清除對(duì)總清除率的貢獻(xiàn)在42.05-99.01％之間，遠(yuǎn)高于氣態(tài)PAHs的清除貢獻(xiàn)率，顆粒態(tài)PAHs清除處于主導(dǎo)地位。研究分析證實(shí)雨水樣品中未被過濾出來的亞微顆粒對(duì)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(duì)PAHs的來源進(jìn)行解析，初步認(rèn)定煤和生物質(zhì)燃燒是衡山地區(qū)自由對(duì)流層PAHs的主要來源。PCA法解析出3個(gè)源