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PM10和PM2.5分别称为可吸入颗粒物和可入肺颗粒物,这些细颗粒物浓度的增加会导致发病率与死亡率的显著增加,砷被世界卫生组织下属的国际癌症机构列为第一类致癌物质,锑及其化合物已被美国环保局及欧盟列为优先防治污染物。论文针对大气颗粒物砷锑等元素原有赋存形态分析方法、研究区域和研究内容的缺乏或不足,以成都成华东北部春夏秋冬四季的PM10和PM2.5为研究对象,以改进的Fernández法对两种颗粒物元素形态进行顺序提取分离(通过对原法在极低实际称样量时的提取剂浓度和体积、提取时间和温度等条件进行全面优化)、以HG-AFS和ICP-OES法分别对各步提取液中的砷锑和钾钠镁铁铝进行测定,比较并研究了这些元素在盆地大气环境中的季节性分布特点、迁移转化规律和生物可利用性,完成了它们的富集特点、因子分析源解析和风险评价,以后向轨迹模式分析了污染物的迁移特点,这些研究成果对于大气环境污染防治、打赢“蓝天保卫战”,均具有较高的理论和实际参考价值。主要工作及结果如下:(1)完成了Fernández法改进优化研究。提取的最佳条件是:实验用水为市售纯净水怡宝;各步提取液体积均为5m L,比原方法降低了50%-66.7%;碳酸盐、氧化物与可还原态(F2)中提取剂盐酸羟胺浓度为0.20 mol/L比原法降低了20%;有机质结合态、可氧化态与金属硫化物(F3)中提取剂乙酸铵1.5 mol/L比原法降低了40%浓度;F3中消解所用的过氧化氢体积比原法减少了5m L体积,节省了33.3%试剂;可溶态与可交换态(F1)和碳酸盐、氧化物与可还原态(F2)提取温度为35oC,接近人体体温,两步提取时间分别降低了33.3%和20.0%。(2)采用优化改进后的Fernández法完成了PM10和PM2.5中砷锑等元素的形态分析与分布研究。评价了方法的精密度、准确度、检出限,PM10和PM2.5中总砷及各形态砷的相对标准偏差分别为0.22%-6.42%和0.65%-9.05%,锑分别为0.306%-9.29%和0.19%-6.22%;总砷及各形态砷的检出限范围为0.0017-0.13ng/m L,锑为0.0017-0.030 ng/m L,两个元素的上机测得浓度均在其各自相应检出限3倍以上。测得的国家标准物质的总含量与推荐值吻合,回收率(各形态之和与总量的比值)在96.1%~101%以内;实际样品中PM2.5中砷锑的回收率范围分别为90.9%-113%、86.7%-95.8%,PM10中砷锑的回收率范围分别为89.2%-106%、85.7%-96.7%。(3)测得的四季28个大气颗粒物PM10样品的质量浓度范围为53~209μg/m3,均超过国家空气质量一级标准,其中有4天(2天在冬季2天在春季)超过国家空气质量二级标准(超标率14.3%);四季28个大气颗粒物PM2.5样品的质量浓度范围为36~170μg/m3,均超过国家空气质量一级标准,其中有11天(冬天有6天,春天有4天,秋天有1天)超过国家空气质量二级标准(超标率39.3%);表明所研究区域的两种大气颗粒物在冬春两季污染严重,特别是细颗粒物。(4)完成了砷锑等元素各形态浓度的测定,并分析砷锑各形态的季节分布特征和砷锑各形态之间的相关性,PM10和PM2.5中砷锑总量随季节变化规律为:冬季>春季>夏季>秋季,且砷锑大部分集聚在PM2.5细颗粒物中。PM10和PM2.5中砷的年平均浓度值分别为12.4 ng/m3和10.6 ng/m3,超过国家年参考浓度限值(6 ng/m3),略高于中国城市平均浓度,应当引起相关部门的重视。各个元素形态变化在冬春季都比较复杂,呈锯齿状,砷锑形态夏秋季变化较亲岩元素复杂,砷锑来源复杂,亲岩元素形态夏秋季每日变化不大,其来源较固定。在相关性研究中发现砷锑总量浓度与F1和F2浓度之间有很强的相关性,同时F1和F2之间也有很强的相关性,故砷锑总量越高,危害也越大,砷锑之间危害性也相互影响。(5)完成了因子分析及富集因子源解析的研究,铁镁铝在因子1上载荷系数分别为0.894、0.757、0.917,铁是建筑性扬尘的标识元素,铝是地壳中标识元素,表明因子1可能是土壤扬尘和建筑扬尘。铁铝元素富集因子均小于10,除镁元素略大于10,进一步表明因子1代表自然来源,即主要来自土壤扬尘,累计成因率达44.8%。因子2中砷锑载荷系数分别为0.879、0.818,锑是燃煤的标识组分,砷主要来源于煤炭燃烧,表明因子2是煤燃烧,且砷锑载荷富集因子均大于10,表明其来源主要是受人为影响,累计成因率达到83.7%。(6)完成了HYSPLIT后向轨迹对冬春夏秋季节进行气团轨迹模拟研究,结果表明冬春季气团轨迹短,特别是冬季气团移动缓慢,成都本土污染源排放受到秦岭一带阻隔,污染不易扩散,且气团受东北风、西南风和西北风影响,春季受到来自甘肃一带远距离移动污染源影响,是成都成华东北部冬春季砷锑等金属污染较严重的重要原因。夏秋季气团轨迹长说明污染源移动速率快,西北风、西南风将西藏、新疆污染源移动到采样区,砷锑等金属来源于外省排放源。(7)完成了砷锑的生物有效性研究,结果表明砷是生物可利用性元素,锑是潜在生物可利用性元素。PM2.5和PM10锑的非致癌风险系数较低。PM2.5和PM10砷的致癌风险值分别为:儿童6.69×10-7和7.77×10-7,成年人1.35×10-6和1.57×10-6,表明砷对成年人有较强的致癌风险,应引起适当的关注。