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(nèi)外該領(lǐng)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(shù)據(jù)，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(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)。與國內(nèi)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(yù)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(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，遠遠偏離分配平衡時的理論值-1，這與絕大多數(shù)的研究結(jié)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(shè)氣溶膠上有機質(zhì)含量20％，運用Harner—Bidleman(Koa)吸收模型預(yù)測衡山大氣中PAHs的氣/粒分配系數(shù)logKp，結(jié)果顯示，Koa吸收模型大致比logKp觀測值低1-2個數(shù)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(yù)測PHE、PYR、CHR、FLA的氣/粒分配系數(shù)，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(shù)，這可能與他們在空氣中的降解有關(guān)。總體認為，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的濃度觀測值要普遍高于顆粒相(403.04vs.133.39n

6、g/l)。
　　 與國內(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(guān)。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(dǎo)地位。而經(jīng)

7、過理論計算的氣態(tài)PAHs的清除系數(shù)要比實際觀測的低1-3個數(shù)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(dǎo)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(zhì)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