关键词：钒钛磁铁矿区城市;PM_(10)和PM_(2.5);形貌特征;化学组分;健康风险
摘 要：矿业城市在为国家经济建设发展做出贡献的同时,也产生了较为严重的环境大气污染问题。可吸入颗粒物(PM)是矿业城市环境大气的主要污染物。颗粒物的浓度水平、微观形貌特征以及化学组成直接影响人体健康和环境质量。因此,研究矿业城市大气可吸入颗粒物的地球化学特征,可为针对性地治理大气环境污染提供科学依据,对于实现矿业城市的可持续发展具有重要意义。本论文在国家国际科技合作计划专项(2013DFA21690)和国家自然科学基金(41273124)项目的支持下,选择中国西南地区典型矿业城市攀枝花市为研究区域,以攀枝花市大气可吸入颗粒物为研究对象,在对攀枝花市近13年来大气可吸入颗粒物浓度逐月及年度变化分析的基础上,重点对3个典型区域2014年可吸入颗粒物质量浓度的变化规律进行研究,并预测了细颗粒物的浓度变化特征。采用ICP-MS、SEM-EDX、IC以及热/光碳分析仪等现代分析方法,探讨攀枝花市大气可吸入颗粒物的地球化学特征,取得了以下成果和认识:(1)2002-201 4年攀枝花市大气可吸入颗粒物质量浓度总体呈逐年下降趋势;SO2和NO2的浓度出现增高-降低交替发展趋势,总体呈逐年增高的趋势。PM_(10)、SO2和NO2月平均质量浓度变化呈“U”型分布,即污染物浓度在每年12份月份和1月份达到最大,6月份和7月份达到最小(2)构建了攀枝花市PM_(2.5)相关因素多元回归预测模型。利用该模型,对攀枝花市2014年PM_(2.5)质量浓度进行预测,预测结果与实际监测数据吻合度较高。(3)通过SEM-EDX形貌分析,发现攀枝花市大气可吸入颗粒物中主要有铝硅酸盐颗粒、硫酸盐颗粒、燃煤飞灰、生物质燃烧颗粒、金属颗粒和暂不可辨识的细颗粒物等。根据化学元素成分组成用P(X)法将攀枝花市PM_(10)中的矿物颗粒分为9种类型。(4)与国内其他城市和中国西南地区大气背景监测站大气颗粒物OC/EC浓度对比分析结果表明,攀枝花市大气可吸入颗粒物中EC的浓度较高,突出了一次污染源对碳质颗粒的贡献。(5)攀枝花大气可吸入颗粒物中无机水溶性离子的浓度由高到低依次为:SO42-、NH4+>Ca2+、Na+>K+、NO3->Cl-、F-。NH4+和Ca2+离子是浓度最高的阳离子,SO42-是浓度最高的阴离子。(6)分析了2014年四个季度PM_(10)和PM_(2.5)中20种微量元素浓度。整体上来看,Fe、Zn、Ti、Pb、Mn、V、Cr和Cu是攀枝花大气颗粒物中主要的微量元素,元素的浓度呈现冬春高于夏秋、工业区高于居民区的变化特征。(7)PM_(10)中金属元素对成年男性的健康风险最大,其次是女性,对儿童的健康风险最小。其中,Cr和Mn的风险水平高于其他元素的风险水平。
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