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在天津地区不同区县采集了02~03年采暖期和非采暖期的TSP(总悬浮颗粒物)和PM10(飘尘)分粒级样品,同时用降尘罐收集降尘。在03~04采暖期内采集了武清陈楼村和天津气象局专用气象铁塔处的TSP和PM10分级样品,铁塔采样期间同时收集了近地层不同高程的气象参数,予以建立城市地表的颗粒干沉降模型。
用GC/MS对所有采集的颗粒物样品中16种优控多环芳烃(PAHs)进行了定量分析。采暖期PM10样品中PAH16(16种优控PAHs浓度之和)在291.34~986.95ng/m3之间,非采暖期PAHs浓度值远低于采暖期,PAH16在10.91~79.46ng/m3之间,这种差异主要是燃煤量和采样时的气象条件不同造成的。PM10样品中PAHs的MMD(质量中值直径)都是随芳环数增大而降低;细颗粒(<1.1μm)中PAHs浓度随环数增加而增加。采暖期TSP样品中PAH16在69.3~2165.2ng/m3之间,非采暖期在7.01~124.4ng/m3,不同样品中16种PAHs的分布差异性比采暖期明显。同时考虑可吸入颗粒物(PM10)和由气/粒分配平衡时气相PAHs的浓度大小,计算天津城市居民采暖期日均室外PAHs的呼吸暴露吸收量为38.7ng(BaPeq,BaP等效浓度),非采暖期室外日均吸收量为25.34ng(BaPeq),年均吸收量为10.67μg。
非采暖期降尘中PAH16在1.03~48.19μg/g之间,采暖期样品的PAH16在2.56~85.48μg/g之间。采暖期降尘中各PAHs之间的相关性较非采暖期显著,主要是冬季燃煤产生的PAHs贡献所致。降尘、TSP和PM10样品中PAHs浓度高值主要分布在交通密集、人口集中的居民区,低值区在农村地带,个别样点存在局地污染源而产生浓度异常。根据PAHs来源的特征比值定性分析表明,这三类样品中的PAHs主要来自燃煤贡献,交通污染来源很少。降尘中PAHs的质量浓度远低于PM10和TSP中PAHs的浓度值(μg/g),主要是由于降尘颗粒以地面扬尘为主、颗粒中PAHs离开排放体的时间长、沉降PAHs的挥发、光解和生物降解等因素造成的。因PM10和TSP的采样不是完全同步的,采样期间气象条件、颗粒尺度分布和PAHs来源等差异造成两类样品之间的PAHs含量的比较没有一致性的规律存在。根据不同功能区降尘点处PAHs的沉降通量计算整个天津地区(1.19×104km2)PAH15(除萘之外的其它15种优控PAHs之和)的年沉降量为24T,BaP的年沉降量为310kg。
武清陈楼村大气颗粒物中PAHs的污染程度比铁塔处要低,但也比较严重。铁塔40m处颗粒物中PAHs的污染浓度比20和60m处都高,可能与当地燃煤锅炉烟囱(40~45m)的排放有关。气象要素对PAHs的测量结果影响很大,尤其是降水、温度、风速。
建立城区颗粒干沉降模型,结合颗粒大气浓度计算沉降通量为降尘罐实测值的4.3倍,考虑不同粒级颗粒中PAH15、PAH456(4~6环PAHs之和)、PAH6(6种致癌PAHs之和)和BaP的浓度计算沉降通量分别为相应降尘罐实测值的2.54、4.22、9.01和4.03倍,模拟结果与实测结果在一定程度上具有可比性。