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大气细粒子(PM2.5)对人体健康、能见度、气候变化及区域空气质量等都具有重要影响，是当前我国面临的最为突出的空气质量难题。近年来，随着经济的快速发展，珠江三角洲地区PM2.5达标形势依然严峻，每年灰霾天数居高不下，其人体健康影响也日益受到重视和关注。深入分析珠三角地区PM2.5的化学组成与来源特征，可为制定有效的PM2.5控制对策提供科学依据。本论文采用PM2.5中流量采样器于2009年11月28日至12月23日在珠三角地区6个典型采样点（2个城市点、2个城郊点及2个郊区点）同步采集24小时PM2.5膜样品，通过重量法测定PM2.5的质量浓度、利用热/光碳分析法分析有机碳(OC)和元素碳(EC)、应用离子色谱(IC)分析水溶性离子、利用不同极性的有机溶剂对PM2.5膜样品进行萃取、衍生化，并应用GC-MSD对萃取有机物的化学组成进行分析。基于这些观测数据，初步研究珠三角地区PM2.5中有机气溶胶的组成和变化特征;并利用有机化合物的分布特征、有机示踪物及受体模型等方法对PM2.5中有机物的主要来源进行初步分析，获得主要认识与结论如下:
1.珠三角地区6个采样点2009年冬季PM2.5质量浓度范围为39.7-182μg/m3，平均浓度为92.7μg/m3。PM2.5浓度呈现显著的区域变化特征，即在2个城市点浓度相对较高（SZ和FC平均浓度分别为104及110μg/m3）;接近工业区的城郊点HD的PM2.5浓度为95.1μg/m3，比另一城郊点PY偏高(76.5μg/m3);而下风向郊区点WQS可能受区域传输影响严重（96.6μg/m3），PM2.5浓度比另一郊区点KD偏高（75.0μg/m3），甚至高于城郊点。6个采样点中有机质(OM)是PM2.5中含量最高的组分，平均占PM2.5质量浓度的34.2-44.3％;主要的离子包括SO42-、NO3-、NH4+，三者浓度之和平均占PM2.5含量的31.5-38.7％。各主要组分浓度与PM2.5浓度的时空变化特征基本一致，受风速等气象因素影响显著。
2.重点分析了PM2.5中有机气溶胶组成，包括正构烷烃、多环芳烃(PAHs)、藿烷甾烷、有机酸、左旋葡聚糖及二次有机气溶胶(SOA)示踪物等100余种有机化合物。定量检测的有机化合物总量平均浓度为604 ng/m3，仅占OC浓度的3.6％。其中正构烷烃、有机酸和左旋葡聚糖含量丰富，平均分别占定量检测有机物总量的17.2％、47.8％和23.9％。正构烷烃的检测范围为C13-C36，其质量浓度之和平均值为108 ng/m3。其碳数分布以C24-C31为主要化合物，C27-C33范围内奇数碳优势明显。PAHs总浓度平均值为23.2 ng/m3，以5、6环PAHs为主，分别贡献PAHs总量的46％和33％。主要检测的有机酸包括C14-C32脂肪酸、C4-C9二元羧酸及芳香酸，平均浓度分别为157、72.5及50.7 ng/m3。脂肪酸偶数碳优势明显，十六酸和十八酸的浓度较高，C4-C9二元羧酸中丁二酸和壬二酸浓度较高，而芳香酸以邻苯二甲酸和对苯二甲酸为主。几类定量的一次排放源有机示踪物包括:化石燃料燃烧的示踪物藿烷和甾烷类化合物总量的平均值为6.48 ng/m3;生物质燃烧标志物左旋葡聚糖平均浓度为148 ng/m3;异戊二烯、α-蒎烯、β-石竹烯及甲苯产生的SOA示踪化合物浓度分别为8.13、24.2、1.41及2.86 ng/m3。
3.利用有机化合物的分布特征来分析有机物的来源。正构烷烃C27-C33范围内奇数碳优势明显，CPI值为1.40，表明除化石燃料燃烧外，还有高等植物蜡输入。比较环境及源谱中BaA/BaA+Chr、Flu/Flu+Pyr、IcdP/BghiP+IcdP、BghiP/BeP等特征化合物的比值，说明机动车及工业燃煤是PAHs的主要来源。以相关性及主成分分析-多元线性拟合(PCA-MLR)等方法判断有机酸的主要来源，其中脂肪酸C20-C32主要来源于自然源高等植物蜡排放，而C14-C18则主要来源于人为排放源包括烹饪油烟、机动车尾气等。二元羧酸和除对苯二甲酸外的芳香酸主要来源于二次生成，而对苯二甲酸可能主要由固体废弃物如PET塑料等燃烧过程排放。应用PCA-MLR对有机酸来源解析结果显示，烹饪油烟、机动车及高等植物蜡等一次来源贡献有机酸68.3％，二次反应转化贡献有机酸31.7％。
4.采用示踪物及CMB受体模型对有机气溶胶进行来源贡献分析的结果表明，以示踪物法可解析一次源贡献OC总量的57.1％。解析的主要一次源包括:生物质燃烧、机动车排放、餐饮源排放、工业燃煤、植物碎屑及香烟烟气。生物质燃烧和机动车排放贡献较大比例，分别贡献OC总量的28.1％及13.7％;餐饮源排放和工业燃煤分别贡献OC总量的6.06％和6.05％;植物碎屑和香烟烟气贡献相对较小，分别贡献OC总量的2.43％和0.78％。以EC-tracer法估算的二次有机碳(SOC)贡献OC总量的44.7％，结合一次源和二次源估算，共可解析OC总量的101％。然而，以SOC-tracer法估算的SOC占OC质量百分比仅为3.49％，与EC-tracer法估算结果差别较大。以CMB解析OC的结果显示，一次源贡献仅占OC质量的33.6％。其中，生物质燃烧、机动车排放、餐饮源排放及工业燃煤分别贡献OC质量的18.3％、9.51％、5.33％及2.77％。若以CMB源解析结果中未解析的OC值代表SOC，则SOC贡献OC质量百分比为66.4％，和示踪物法获得的结果差别较大，可能的原因是缺乏本地排放源谱;而且，许多其它的一次OC排放源及二次有机气溶胶前体物对PM2.5中OC都具有直接或者间接的输入。
5.对广州城市地区具有代表性的居民楼餐饮源排放颗粒有机物的研究结果表明，定量检测90余种有机化合物，占OC总量的9.50％。其中含量最丰富的有机物种类是脂肪酸、二元羧酸和多元醇，分别占定量有机物总量的75.7％、4.97％和7.66％。以环境和生物质燃烧及居民楼餐饮源排放源数据中左旋葡聚糖和胆甾醇比值计算得出，居民楼餐饮源排放平均贡献环境中92.7％的胆甾醇。应用校正后的胆甾醇特征标志物法估算的广州市居民楼餐饮源排放贡献环境OC百分比在中午、下午和晚上时间段分别为25.6％，19.5％及13.7％。