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随着我国经济的快速发展,城市大气细粒子污染越来越严重,大气污染呈现燃煤和机动车尾气共存的复合污染。而有机物是大气颗粒物中重要的组成部分,对人体健康、能见度、辐射强迫和区域空气质量都有重要的影响。颗粒有机物根据不同的污染来源还具有不同的组成特征,可以作为污染源的示踪物。因此研究颗粒有机物对解析污染特征、分析污染来源和提出有效控制措施都有重要的意义。
由于传统溶剂提取-GC/MS分析方法耗费时间和溶剂,分析样品效率比较低,同时分析小流量采样器采集的样品又有时间分辨率差的缺点,给颗粒有机物的研究带来一定的困难。CPP是利用合金的居里点特性快速精确加热样品的仪器。本研究针对传统方法的问题开发了CPP-GC/MS联用技术测定颗粒有机物的方法,优化了仪器参数和衍生化条件,建立了严格的质量保障和质量控制,并通过与传统有机提取法的比对证明本方法具有较高的可信度。CPP-GC/MS系统的优点在于没有样品前处理,不耗费溶剂,并且蒸发出来的样品直接进入GC/MS进行分析,样品利用率高。
本方法目前可以检测正构烷烃、多环芳烃、藿烷、甾烷、脂肪酸和二元羧酸等物质,大多数物质标准工作曲线的R2在0.99以上,标准样品精密度2,1~28.7%,实际样品精密度3.6~36.6%,检测限在0,01~0.5 ng之间,除少数极性有机物的精密度和高沸点有机物的工作曲线较差外,其它指标都满足大气环境样品分析。
本研究利用CPP-GC/MS方法研究了几种主要污染源(机动车源、生物质燃烧源和烹饪源)、深圳市PM2.5及颗粒有机物粒径分布。
对深圳市塘朗山隧道内PM2.5的研究,给出了机动车颗粒有机物的排放特征,总排放因子在134~651μg km-1 vehicle-1。和国内外其它隧道实验进行比较,发现藿烷的排放特征最为一致;正构烷烃和多环芳烃的差别主要来源于柴油车的比例、车辆实际行驶状况等因素。本研究还利用稀释通道法采集了生物质燃烧源和中国特色餐饮源的样品,发现脂肪酸是定量有机物中比例最大的物种,而常见的糖类、醛类、甾醇类物质受方法的限制没有进行定量.生物质燃烧源的正构烷烃和脂肪酸排放特征和国外研究结果较为相近,而在多环芳烃方面相差较大。餐饮源样品中浓度最大的是十六、十八烷酸和烯酸。中国餐饮源中都出现了高浓度的亚油酸和壬二酸。
2009年深圳市PM2.5中定量有机物的浓度范围159.54~924.8ng m-3,平均为366.4 ng m-3,夏天有机物平均浓度最低,冬季平均浓度最高。在定量的有机化合物中,脂肪酸占的比重最高,占71.7%。十六烷酸是浓度最高的物质,其次是十八烷酸。对特征物质的分析表明深圳市受机动车源的污染比较重。另外深圳市PM2.5中高浓度的十六烷酸、十八烷酸和壬二酸验证了对中国餐饮源的研究结果,说明在深圳餐饮源的贡献也不容忽视。
对颗粒有机物粒径分布的研究发现非极性的正构烷烃和多环芳烃较为统一,最高浓度在0.32~1μm之间,42.2~50.8%的C23~C34烷烃和58.3%的多环芳烃集中在0.32~1.0μm范围内.藿烷类物质在0.56~1.0μm有一峰值,在1.8~3.2μm有第二高峰。脂肪酸的粒径分布和上述物种不同,浓度较大的十六、十八烷酸和烯酸都随着粒径的增大浓度交高,可能与它们的排放源和较低的沸点有关。而二十一烷酸到二十八烷酸有比较相似的粒径分布特征,0.56~1.0μm处浓度最高。另外,壬二酸的粒径分布和十六、十八烷酸和烯酸比较接近,可能是共同受到餐饮源排放的影响。