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1、 高等教育自学考试本科毕业论文珠三角地区空气PM2.5化学组成及污染状况 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业
2、设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了
3、解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要 本文以2014年3月20日的数据为研究，并以近一个星期（2014年3月13日至2014年3月20日）的空气质量数据与往年数据作对比。在全国重点区域空气质量发布首份年度成绩单中，珠三角近一年来在主要城市群中表现较好。2014年3月25日环保部发布京津冀、长三角、珠三角
4、区域及直辖市、省会城市和计划单列市等74个城市2013年度空气质量状况，全国仅3个城市空气质量各污染物均达标。京津冀区域共13个地级及以上城市，空气质量平均达标天数比例为37.5%，京津冀区域所有城市PM2.5和PM10年平均浓度均超标。珠三角9地市空气质量平均达标天数比例为76.3%，算下来相当于一年有278天空气达标，但珠三角9市年均PM2.5浓度均超标。惠州、珠海、深圳空气质量分列74城中的5到7位，珠三角也成为进入空气“十佳”最多的城市群。在2014年第一季度全省城市主要空气污染物为PM2.5，其作为每日首要污染物的比例为70.8%，其次为二氧化氮（NO2）占比11.2%，臭氧和可吸入
5、颗粒物（PM10）作为首要污染物的比例分别为8.5%和7.3%。“其中，珠三角地区NO2作为首要污染物的比例为22.0%，PM2.5作为首要污染物的比例为63.5%，显示机动车尾气污染问题突出。珠三角以外地区NO2作为首要污染物的比例为1.2%，PM2.5作为首要污染物比例为77.5%。”关键词：环境空气 细颗粒物 监测 目 录1 绪论11.1研究背景11.2大气细粒子PM2.5的概述11.2.1 PM2.5的定义【1】11.2.2 PM2.5的基本组成21.2.3 PM2.5的来源21.3大气细粒子PM2.5的对人体危害431.3.1引发呼吸道阻塞或炎症31.3.2 PM2.5颗粒物可通过气
6、血交换进入血管41.3.3致病病毒搭“顺风车”入体内致癌41.3.4影响胎儿发育造成缺陷42采样与分析52.1 大气细粒子PM2.5的采样52.2大气细粒子PM2.5的质量浓度监测52.2.1重量法5752.2.2 射线吸收法10-1162.2.3微量振荡天平法1272.2.4其他方法92.3大气细粒子PM2.5的成分分析技术102.3.1元素分析102.3.2可溶性离子分析112.3.3含碳组分分析112.3.4单个颗粒物分析123各市pm2.5化学组成及污染状况123.1广州市pm2.5化学组成及污染状况38123.2佛山市pm2.5化学组成及污染状况38143.3深圳市pm2.5化学组成
7、及污染状况38163.4惠州市pm2.5化学组成及污染状况38173.5珠海市pm2.5化学组成及污染状况38184 结论20参考文献20致谢241 绪论 1.1 研究背景 我国当前最严峻的大气环境问题之一就是大气细颗粒物污染PM2.5即细颗粒物。细颗粒物(PM2.5)指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它悬浮于空气中能较长时间，其在空气中含量浓度越高，就代表污染越严重。虽然PM2.5在地球大气成分中的含量是很少，但它对能见度和空气质量等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，有害物质，活性强，易附带有毒、（例如，重金属、微生物等），且在大气中
8、的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。在往年，珠江三角洲城市群经济的快速发展，城市化水平的不断提高，城市大气环境问题也日益突出。广州，佛山，深圳，惠州，珠海作为珠三角地区最具代表性的城市，细颗粒物PM2.5的污染问题正引起越来越多的关注。高浓度的PM2.5不仅会影响人体健康，还会影响区域气候和大气能见度。国内有限的PM2.5研究表明城市PM2.5污染有加剧的趋势。因此各市开展PM2.5的研究与防治。如今在3月25日环保部发布京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市和计划单列市等74个城市2013年度空气质量状况中。珠三角9地市空气质量平均达标天数比例为76.3%
9、，算下来相当于一年有278天空气达标。但珠三角9市年均PM2.5浓度均超标。惠州、珠海、深圳空气质量分列74城中的5到7位，珠三角也成为进入空气“十佳”最多的城市群。1.2 大气细粒子PM2.5的概述1.2.1 PM2.5的定义【1】PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，对人体健康和大气环境质量的影响更大。因此2012年2月，国务院同
10、意发布新修订的环境空气质量标准增加了PM2.5监测指标。1.2.2 PM2.5的基本组成PM2.5由直接进入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成。一次微粒主要由尘土性微粒和植物及矿物燃料燃烧产生的碳黑(有机碳)粒子三大类组成。二次微粒主要由硫酸铵和硝酸铵组成，其形成的主要过程是大气中的一次气态污染物SO2和NOx通过均相或非均相的氧化形成酸性气溶胶，再和大气中唯一的偏碱性气体NH3反应生成硫酸铵(亚硫酸铵)和硝酸铵气溶胶粒子。大气中的水滴为这些化学转化过程提供了重要的前提条件。硫酸铵和硝酸铵是水溶性盐类，在水中的溶解度均较高。所以，大气中的水滴就易成为二次污染物并
11、且在1000m以下低空不断累积的重要媒介。PM2.5中一次粒子与二次粒子的比例因地而异，主要取决于污染源的特征和气象、气候特征。例如，美国的华盛顿地区由于SO2浓度较高(主要由火力发电厂排出)，相对湿度较高，所以二次粒子的比例较高。1.2.3 PM2.5的来源PM2.5的形成方式有三种情况:直接以固态形式排出的一次粒子；在高温状态下以气态形式排出、在烟雾的冷却和稀释过程中凝结成固态的一次可凝结粒子；由气态前体污染物通过大气化学反应而生成的二次粒子。PM2.5中的一次粒子主要产生于化石燃料（主要是石油和煤炭）和生物质燃料的燃烧，但在一些地区某些工业过程也能产生大量的一次PM2.5。一次粒子的源包
12、括从铺装路面和未铺装路面扬起的无组织排放以及矿物质的加工和精炼过程等，其它的一些来源如来自建筑、农田耕作、风蚀，等的地表尘对环境PM2.5(的贡献则相对较小。可凝结粒子主要由可在环境温度凝结而形成颗粒物的半挥发性有机物组成。二次PM2.5由多相化学反应而形成，普通的气态污染物通过该反应可转化为极细小的粒子。在大多数地区，硫（S）和氮（N）为所观察到的二次PM2.5的主要组分，而二次有机气溶胶在一些地区也可能是重要的组成部分。我国研究人员在过去的研究中发现，我国大城市的PM2.5主要来源于燃料的燃烧(以煤炭燃烧为主)及机动车尾气2。PM2.5最主要的来源是人为产生的，由煤炭、石油及其它矿物燃烧产
13、生的工业废气，以及机动车产生的尾气排放，包括散播到空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子，经过一系列光化学反应形成的二次污染物。环境监测显示，2009年全国113个环保重点城市中，有三分之一空气质量不达标。很多城市，尤其是大中城市空气污染已经呈现出煤烟型和汽车尾气复合型污染的特点，加剧大气污染治理难度。同时，全国一些地区酸雨、灰霾和光化学烟雾等区域性大气污染问题频发，部分地区甚至出现了每年200多天的灰霾天气。这些都与机动车排放的氮氧化物、细颗粒物等污染物直接相关。据称，截至2011年6月底，全国机动车总保有量达2.17亿辆，其中汽车9846万辆，摩托车1.02亿辆。数据显示，北京、深
14、圳、上海、成都、天津等11个城市汽车保有量超过100万辆，其中北京达到464万辆。目前全国约五分之一的城市大气污染严重，113个重点城市中三分之一以上空气质量达不到国家二级标准，机动车排放成为部分大中城市大气污染的主要来源3。当然，一些污染企业增加也是造成空气质量下降的原因之一。有资料显示，中国已经彻底成为一个世界工厂，大量绿地和农田被工厂和道路所占用，城市失去喘息空间，一些地区的环境承载能力因此下降。仅珠三角地区的汽车尾气排放的细粒子颗粒物已经占到污染物比例的20%40%，和工业排放一起成为污染源的前两位。据介绍，在工业集中的华北地区，PM2.5就占了整个空气悬浮颗粒物重量的大半。1.3 大
15、气细粒子PM2.5的对人体危害41.3.1 引发呼吸道阻塞或炎症人就像一部精密的仪器，每一个结构都是适应环境的结果。我们的呼吸系统，天然地有着阻挡污染物的能力，那些较大的污染物，在经过鼻腔、咽喉时就已经被阻挡，即便是能够进入气管、支气管的脏东西，也可以随着气管内纤毛的运动，被运送出呼吸道。不过，人体处处存在漏洞，对于微小的颗粒物，呼吸系统的屏障就无能为力。穿越屏障以后，细小的颗粒物开始以各种形式在呼吸道中兴风作浪。一个最直接的方式是，这些细微的颗粒物本身，滞留在敏感的呼吸道中，引起局部的阻塞和炎症。研究显示，2.5微米以下的颗粒物，75%在肺泡内沉积。正如，眼睛里进了沙子，眼睛会发炎。呼吸系统
16、的深处，也是一个敏感的环境，细颗粒物作为异物长期停留在呼吸系统内，同样会让呼吸系统发炎。1.3.2 PM2.5颗粒物可通过气血交换进入血管 粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。每个人每天平均要吸入约1万升的空气，进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；其次，会损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血
17、液。对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。1.3.3 致病病毒搭“顺风车”入体内致癌细颗粒物会像一辆辆可以自由进入呼吸系统的小车，其他致病的物质如细菌、病毒，搭着“顺风车”，来到呼吸系统的深处，造成感染。流行病学的调查发现，城市大气颗粒物中的多环芳烃与居民肺癌的发病率和死亡率相关。多
18、环芳烃进入人体的过程中，细颗粒物扮演了“顺风车”的角色，大气中的大多数多环芳烃吸附在颗粒物的表面，尤其是粒径在5毫米以下的颗粒物上，大颗粒物上的多环芳烃很少。也就是说，空气中细颗粒物越多，我们接触致癌物多环芳烃的机会就越多。1.3.4 影响胎儿发育造成缺陷近年的一些报告显示，人类的生殖能力正在明显下降，环境污染被认为是罪魁祸首。来自波希米亚北部的一项调查，对接触高浓度PM2.5的孕妇进行了研究，发现高浓度的细颗粒物污染可能会影响胚胎的发育。更多的研究发现，大气颗粒物质的浓度与围产儿、新生儿死亡率的上升，低出生体重、宫内发育迟缓(IURG)，以及先天功能缺陷具有相关性。2 采样与分析 大气采样是
19、采集大气中污染物样品或受污染空气样品的过程。采集方法有两类：一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂，将大气中浓度较低的污染物富集起来，如抽气法、滤膜法。另一类是用容器（玻璃瓶、塑料袋等）采集含有污染物的空气。前者测得的是采样时间内大气中污染物的平均浓度；后者测得的是瞬时浓度或短时间内的平均浓度。采样的方式应根据采样的目的和现场情况而定。所采样品应有代表性。采样效率要高，操作务求简便，并便于进行随后的分析测定，以获得可靠的大气污染的基本数据。2.1 大气细粒子PM2.5的采样PM2.5的分离：国内外对大气颗粒物分离方法基本一致，即由具有特殊结构的切割器及其产生的特定空气流速达到分离效果。其基
20、本原理是：在抽气泵的作用下，空气以一定的流速流过切割器，较大的颗粒因为惯性大而被涂了油的部件截留，惯性较小的细颗粒绝大部分随着空气流而通过，达到颗粒物的分离效果（图1）。 图1 大气颗粒物采样总体示意图2.2 大气细粒子PM2.5的质量浓度监测 2.2.1 重量法57重量法是指将PM2.5直接截留在滤膜上，然后用天平称重。滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。但只要滤膜对于0.25m以上的颗粒截留效率大于99%，就算合格。因为所损失的极细小颗粒物对的重量贡献很小，对分析结果影响不大。目前按照重量法设计的采样设备较多，如中国生产的TH150型智能中流量颗粒物采样器
21、、四通道PM2.5采样器（PR2300）、美国URG公司生产的通用型大气污染物采样仪（URG3000k）、德国GRIMM分析仪等。这些采样器利用Teflon膜或PTEE滤膜对PM2.5进行采样，再采用称重法计算颗粒物质量浓度8，9。重量法是最直接最可靠的方法，是验证其他方法是否准确的标杆。然而重量法需要人工称重，程序比较繁琐而费时。因此，这种方法及仪器多应用于进行单点、某时间段内的采样与监测，为大气污染调查研究提供数据。2.2.2 射线吸收法10-11将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度与PM2.5的重量成正比，根据射线的衰减就可以计算
22、出PM2.5的重量，这种方法可实现自动连续监测。当射线能量恒定时，衰减后的射线强度与介质相对密度之间的关系为：I=I0e-md式中: I为采样后被介质吸收后的粒子计数;I0为采样前未经介质吸收的粒子计数;m为粒子对特定介质的吸收系数；d 为吸收介质的厚度；为介质的相对密度。射线法PM2.5颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。流量为每小时1m3的环境空气样品经过PM2.5采样头和PM2.5切割器后，成为符合技术要求的PM2.5颗粒物样品气体，样品进入仪器主机后，颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中，滤膜的两侧分别设置了射线源和射线检测器
23、。由于射线检测器的输出信号能直接反应采集样品前后的滤膜上颗粒物的质量变化，仪器通过分析射线检测器的信号变化得到一定时段内采集的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品的体积，最终报告出采样时段的颗粒物浓度。射线法PM2.5颗粒物监测仪可以分为步进式和连续式（图2）。（1）步进式射线法PM2.5颗粒物监测仪该监测仪的采样室和传感器是在不同的位置，滤膜需要在两个位置来回移动，样品采集和分析是在不同的时段进行，仪器在采样结束后才进行测量得到采样时段的颗粒物平均浓度。需要得到小时平均数据时，每1小时就要使用一段滤膜，一般环境条件下一卷滤膜使用约两个月。（2）连续式射线法PM2.5颗粒物监测仪该仪器的测
24、量室和采样室是叠加在一起的，射线传感器实时测量采集到的颗粒物，样品滤膜不需要在分开布置的测量室和采样室之间来回移动，所以不会给样品带来损失，从而保证了颗粒物连续实时的测量。仪器安装极其简单，维护方便，是当前市场上维护量最低的连续颗粒物监测仪。 （a） （b）图2 射线PM2.5颗粒物监测仪（a）步进式（b）连续式2.2.3 微量振荡天平法12基于微量振荡天平法研制的采样器由空心玻璃管滤芯等组成该空心玻璃管一头粗一头细，粗头固定，细头装有滤芯。工作原理为：空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比，于是，根据振荡频率的变化
25、算出收集到的PM2.5的重量。该方法可实现自动连续监测，因此，近年来我国多个地区采用微量振荡天平法测定。微量振荡天平法PM2.5颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流量为每小时1m3的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的PM2.5颗粒物样品气体。样品随后进入配置有滤膜动态测量系统的微量振荡天平监测仪主机。在主机中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定另一端装有滤膜的空心锥形管，样品气流通过滤膜，颗粒物被收集在滤膜上（图3）。 图3 微量振荡天平法颗粒物监测仪配置膜动态测量系统的微量振荡天平法仪器
26、在被美国环保署认可的仪器中是唯一一款采用颗粒物质量直接测量的仪器，膜动态测量系统的运用使仪器能够测得分析过程中挥发掉的挥发性和半挥发性颗粒物的质量，经过补偿后的数据更接近于标准称重法的测量结果，它的数据是自动法PM2.5颗粒物监测仪中准确度最高的13，14。表1 三种检测方法比较检测方法利用原理灵敏度/mg.m-3特点应用重量法射线法微量震荡天平法重力光学力学与天平有关0.010.0001原理简单，数据可靠，操作较复杂结果与颗粒物粒径颜色成分无关结果与颗粒物粒径颜色成分无关，受湿度影响大基本方法，膜捕集后可进行其他分析大气颗粒物，粉尘浓度的自动检测大气颗粒物，粉尘浓度的自动检测多年来，美国环保
27、署不断对颗粒物自动监测技术和设备进行评价和建议改进，积累了大量的测试数据和实验结果。三种检测方法的对比如表3所示，经世界各国的权威检定机构及第三方监测机构的测试，微量振荡天平与膜动态测量系统联用技术与标准重量法数据的相关性最佳，在94%99%之间。而射线技术的相关性在77%90%之间。因此，微量振荡天平技术成为目前世界各国正在使用的颗粒物自动监测的主流技术。美国环保署多年来始终在关键测试点位上，使用微量振荡天平与膜动态测量系统联用技术。在美国PM2.5监测网络中约有60%的微量振荡天平法监测仪。2.2.4 其他方法光散射的原理测定颗粒物浓度（未纳入标准）：该测定方法的原理是：空气中的颗粒物浓度
28、越高，对光的散射就越强。测定光的散射后，理论上就可以算出颗粒物浓度，但在实际运用中，由于光的散射与颗粒物浓度之间的关系是受到诸多因素的影响，例如颗粒物的化学组成，形状比重粒径分布等，而这些都取决于污染源的组成，因此光散射和颗粒物浓度之间的换算公式随时随地都可能在变，需要仪器使用者不断地用标准方法进行校有研究者做过理论计算。利用光散射仪测定PM2.5，至少有30%40%的不确定性，这种不确定性是这类仪器固有的，所以不常用于PM2.5质量浓度测量1518。2.3 大气细粒子PM2.5的成分分析技术对PM2.5进行表征研究是有关颗粒物研究的一个重要方面，可以为探究大气化学过程，环境及健康效应，预测气
29、候影响，源解析研究以及污染防治工作提供大量实测数据和科学依据，下面主要从PM2.5中的元素分析，可溶性离子分析，有机组分分析以及单个粒子分析的技术进行论述，可以为探讨颗粒物上负载的如重金属和PAHs等危害较大的物质提供指导。2.3.1 元素分析无机多元素的分析方法主要有原子吸收光谱分析（AAS）、中子活化分析（INAA）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、X射线荧光光谱（XRF）、质子诱导X射线发射（PIXE）以及电感耦合等离子体-质谱（ICP-MS）等1921。由于PM2.5的采样量一般较少，因此能适应滤膜样品量少且不需要或几乎不需要样品预处理的分析方法成为首选。（1）原子吸收
30、光谱法是一种比较成熟的分析技术，灵敏度高、分析速度快、成本低、操作容易，因而在我国环境领域应用较为普遍，但是在多元素同时测定方面有其局限性。（2）X射线荧光光谱可测定的元素范围广，不需要对样品进行预处理，分析过程中对样品无损坏，分析速度快，对于微量元素的分析可达ppm水平。USEPA在美国国家环境空气监测站PM2.5化学物种项目中选定XRF为分析元素成分的方法。ICP-MS兴起于20世纪80年代，被认为是超痕量元素分析最有力的技术，由于具有分析速度快、线性范围宽、可多元素同时测定、检出限低等优点，目前已获得了广泛的应用。在对PM2.5中的重金属进行分析的过程中，常用方法有：分光光度法、X-射线
31、荧光光谱法、石墨炉原子吸收法和中子活化分析法等2223。（1）分光光度法仪器简单，但由于灵敏度很低，样品一般都必须经过分离富集，操作手续烦琐，现已逐渐被石墨炉原子吸收法所代替；（2）石墨炉原子吸收法由于检测限低，一般可省去富集的过程，但不能进行多元素的同时测定；（3）X-射线荧光光谱法属于非破坏性分析手段，是大气颗粒物分析中的一种新方法，但至今国内外还没有合适的颗粒物标准样品，方法处于探索阶段；（4）中子活化分析方法简单，但仪器昂贵，在普通实验室难于推广；（5）电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)是一种新的微量与超微量多元素同时分析的方法，它的分析检出限要高出其他方法13个数量级，并可
32、实现多元素的同时分析以及元素的各种同位素测定等。2.3.2 可溶性离子分析大气颗粒物中的离子物种是指溶于水的化学成分，如NH4+ 、K+、Na+、Mg2+、Ca2+等阳离子和F-、Cl-、NO3- 、PO34- 、SO24-、Br-等阴离子。当相对湿度增加时，PM2.5中可溶于水的部分与大气中的液态水相关，因而改变其光散射特性。测定上述阴离子的传统方法一般是离子色谱法（IC）、浊度法；阳离子则多采用源自吸收光谱法（AAS）。离子色谱法能够同时、快速测定多种离子，尤其在测定阴离子方面有其它方法不可比拟的优越性。USEPA的PM2.5化学物种项目中选用离子色谱法作为目标阳离子（NH4+ 、K+、N
33、a+与K+）和阴离子(NO3- 与SO24-)的分析方法。目前我国环境监测分析中常用的阴阳离子测定方法有分光光度法、滴定法和离子色谱法等2427。离子色谱法作为我国的推荐使用方法，虽然尚未达到标准化的程度，但在研究大气颗粒物可溶性离子方面的应用越来越多。目前，离子色谱法在国内外已广泛应用于各个领域，特别是TSPH2O的研究已成为国内外大气化学中最重要和最有实用价值的前沿课题之一。国外近几年来使用离子色谱法对TSPH2O的分析和研究也正在逐步展开。Karthikeyan 28等人利用IC法结合超声波提取，分析测定大气细颗粒物中( PM2.5) 水溶性无机、有机离子，他们分析了SO24- 、NH4
34、+ 、NO3- 、Na+、K+、Cl-、Ca2+、Mg2+等离子，认为主要离子浓度顺序为SO24- NH4+ NO3- Na+ K+ Cl-, SO24- 、NH4+ 和NO3- 组分分别占50%、16.5%和9.10%，阳离子中Na+、K+、Mg2+和Ca2+占到24%。2.3.3 含碳组分分析相对于大气中化学元素的分析，人们更关注颗粒物中的机物成分，特别是大气中多环芳烃PAHs这类危害较大的物质。现在检测大气有机物技术中比较成熟的技术有气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、气质联用（GC-MS）和液质联用（HPLC-MS）29-35。（1）GC对相对分子量较小的多环芳烃（PAHs）能
35、达到很高的灵敏度和分离效果。（2）HPLC可以在室温工作，不但可以检测到小分子的PAHs，还可以对高温时不稳定的PAHs 检测，所以HPLC 测量PAHs 的相对分子量范围要比GC 法广。（3）GC- MS结合了GC 分离效果高和MS 鉴定能力强的优点，是广泛使用的大气颗粒物检测技术。但GCMS 对于极性基团的PAHs难以检测，而HPLC-MS在这方面更有优势。2.3.4 单个颗粒物分析单个颗粒物一般是指大气中粒度范围在5 纳米至几个微米之间的颗粒，单颗粒物的形态和化学组成蕴涵着丰富的环境信息。对单个粒子的检测是近十年来发展的趋势，主要应用电子束技术，质子/核子束技术及激光微探针质谱等，其基本
36、思路是一样的，就是用高能量的激光或加热的表面将单个颗粒物击为碎片离子，接着用飞行时间质谱（TOFMS）在真空中检测碎片离子。采用电子束技术的主要方法有扫描电子显微镜（SEM）和电子探针X射线微分析。董树屏36等利用SEM识别广州大气颗粒物主要种类并对其进行来源分析。在质子/核子束技术应用方面，仇志军37等利用核探针对单颗粒物进行了研究，建立了单颗粒指纹数据库。将高分辨、高灵敏的扫描核探针（SNM）技术和人工神经网络（ANN）模式识别方法相结合，以单个气溶胶颗粒物化学表征为基础，对大气气溶胶源识别与解析的新方法做了研究。应用其他技术来检测单个颗粒物的方法有：傅立叶红外光谱（FTIP）和二次离子质
37、谱（SIMS）。3 各市pm2.5化学组成及污染状况3.1广州市pm2.5化学组成及污染状况38 表2 广州市各监测点实时数据（2014.3.20）指标说明:AQI=空气质量指数;PM2.5=细颗粒物;PM10=可吸入颗粒物;CO=一氧化碳; NO2=二氧化氮;SO2=二氧化硫;O3-1h=臭氧1小时平均;O3-8h=臭氧8小时平均; 数值单位：g/m3(CO为mg/m3) 11个监测点 AQI PM2.5 PM10 CO NO2 SO2 O3-1h O3-8h 空气质量九龙镇镇龙 5841520.495527864良天河职幼5927670.7835384949良市五中5536601.3333
38、115547良市八十六中5230541.0882378365良市监测站4229400.9255663828优帽峰山森林公园5427570.75610810094良广东商学院4322430.6342036565优广雅中学5731641.0654065542良番禺中学4531341.1881855864优花都师范4531371.32716106259优麓湖 5035451.2532476153优 广州市各站点的PM2.5质量浓度并无多大差异，个别点出现微小差别，总体趋势一致。这与相同的监测条件和时段、广州的气象条件有关。PM2.5在线监测，加上降水、气压、风速、相对湿度在一定范围波动，使PM2.5
39、并无多大差别。PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。广州人口分布众多，生活所需排放的污染物亦相对较大，PM2.5产生量亦大。广雅中学监测点靠近广州交通东西大动脉东风路上，附近有内环，离广深高速不远。这些道路容易发生机动车堵塞，一旦堵车机动车发动机低速运转，燃料燃烧不充分，排放的空气污染物、有害物质会更多。周围遍布众多的大型厂房和一座大型煤场，是PM2.5污染的主要来源；市监测站位于康王北路边，北有东风中路，南有解放北路，周围遍布居民楼。汽车尾气、扬尘和人为的生活垃圾是造成PM2.5过高的主要原因；广东商学院在广州市
40、海珠区赤沙路21号，北面有广园快速路，南面有广州环城高速路，西面有华南快速，被众多公路线路包围，交通量大，尾气污染严重；此外南面分布众多的小工厂，燃烧和通过非点源排放的大气污染物等，对PM2.5贡献大；市86中位于泰景中街，机动车流量较大的东风北路东边，护林路南面，汽车尾气排放也十分严重，交通污染十分严重。工业污染、燃料燃烧污染和交通污染应为该点的主要污染来源。花都师范位于云山大道边，广清高速公路右边，车辆比较多，而且车型复杂，车辆排放尾气问题十分严重，而且车辆经过长途运输，车身上夹带较多灰尘，尾气和灰尘都使该站点PM2.5颗粒物浓度上升。表3 广州市最近7天排名及数据 日期/AQI排名 AQ
41、I PM2.5 PM10 CO NO2 SO2 O3-1h O3-8h 空气质量2014-3-19第93位93691031.198702013495良2014-3-18第69位100741101.37472208165良2014-3-17第148位1591211821.70589288057中度污染2014-3-16第130位123931381.19872254033轻度污染2014-3-15第52位8966900.88460215347良2014-3-14第51位7756780.90846129181良2014-3-13第31位5740591.12444108070良注：03-1h，O3-8
42、h为24小时最大值，其他污染物为24小时平均值，日AQI根据环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)(HJ633-2012)中的日报发布标准计算。3.2 佛山市pm2.5化学组成及污染状况39 表4 佛山市各监测点实时数据（2014.3.20）指标说明:AQI=空气质量指数;PM2.5=细颗粒物;PM10=可吸入颗粒物;CO=一氧化碳; NO2=二氧化氮;SO2=二氧化硫;O3-1h=臭氧1小时平均;O3-8h=臭氧8小时平均;数值单位：g/m3(CO为mg/m3) 8个监测点 AQI PM2.5 PM10 CO NO2 SO2 O3-1h O3-8h 空气质量三水云东海 4522451.1
43、5435172645优三水监测站 4524451.19932142232优华材职中 4027401.2153753135优南海气象局5122521.26926104552良容桂街道办 5520591.27136194367良湾梁 4622560.84732114858优顺德苏岗 5633611.07428153448良高明孔堂 5122521.01727144165良 佛山市各站点的PM2.5质量浓度并无多大差异，个别点出现微小差别，总体趋势一致。这与相同的监测条件和时段、佛山的气象条件有关。PM2.5在线监测，加上降水、气压、风速、相对湿度在一定范围波动，使PM2.5并无多大差别。PM2.5
44、产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。佛山工厂分布众多，生产所需排放的污染物亦相对较大，PM2.5产生量亦大。云东海监测点在一块植被完整、面积最大、有山有水、不可多得的一块“碧玉”。其管理范围包括三水森林公园及其北部的丘陵林地，大朗涡低洼地。故而PM2.5 指数小。南海气象局监测站位于南海大道北路边，北有佛平路，南有南桂路，周围遍布居民楼。汽车尾气、扬尘和人为的生活垃圾是造成PM2.5过高的主要原因；顺德苏岗在新城区区政府楼顶，北面有顺峰山公园，南面有条河，西面有京珠高速，由于珠高速交通量大，尾气污染严重，对PM2.5贡献大。表5 佛山市最近7天排名及数据 日期/AQI排名 AQI PM2.5 PM10 CO NO2 SO2 O3-1h O3-8h 空气质量2014-3-19第50位7950741.129632411891良2014-3-18第42位8257841.264652910477良2014-3-17第144位1541181701.897104608654中度污染2014-3-16第115位118891291.50583392015轻度污染