毕业论文喀什市交通主干道沿线大气颗粒物及其重金属含量分布特征43162.doc
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1、编号 学士学位论文喀什市交通主干道沿线大气颗粒物及其重金属含量分布特征学生姓名:张璐 学 号:20090306033 系 部:化学与环境科学系 专 业:环境科学 年 级:2009级 指导教师:王晶 完成日期: 2013 年 5 月 7 日中文摘要本文对喀什市交通主干道的TSP及TSP中Cr、Cu、Pb、Zn重金属元素进行了分析,结果表明:喀什市交通主干道TSP在晴天的平均浓度为118ug/m3、在浮尘天的平均浓度为216ug/m3,与国家标准相比,TSP在晴天未超标,在浮尘天超标,同时研究发现车流量与TSP之间存在一定的正相关关系。喀什市交通主干道TSP中Cr、Cu、Pb、Zn在晴天的平均含量
2、分别为1.11ug/m3、0.63ug/m3、0.16ug/m3、未检出;在浮尘天的平均含量为2.74ug/m3、1.03ug/m3、2.36ug/m3、7.10ug/m3,同时研究发现TSP中重金属元素在大气中的浓度随距交通干线距离的增加有下降的趋势。关键词:大气颗粒物;重金属;交通主干道;喀什市Distribution Characteristics about Atmospheric Particulate and Content of Heavy Metal along Traffic Mainliner in KashgarAbstractInthispaper,TSPandTSPo
3、fKashgartrafficroadsinCr,Cu,Pb,Znheavymetalelementswereanalyzed,theresultsshowthat:KashgartraffictrunkroadTSPinaverageconcentrationoffinefor118ug/m3,theaverageconcentrationofdustinthedaysof216ug/m3,comparedwiththenationalstandard,TSPinsunnydidnotexceedthestandard,exceedthestandardinfloatingdustdays,
4、thestudyalsofoundthatthereisapositiverelationshipbetweentrafficflowandTSP.KashgartraffictrunkroadinTSPCr,Cu,Pb,Znintheaveragecontentofsunnywere1.11ug/m3,0.63ug/m3,0.16ug/m3,wasnotdetected;intheaveragecontentofdustdaysfor2.74ug/m3,1.03ug/m3,2.36ug/m3,7.10ug/m3,thestudyalsofoundthatheavymetalelementsi
5、ntheTSPconcentrationsintheatmospherewithincreasingdistancefromhighwayadownwardtrend.Key words:Atmospheric particulate;heavy metal;traffic mainline;Kashgar目录中文摘要1ABSTRACT1引言21.材料与方法41.1总悬浮颗粒物(TSP)的测定41.1.1采样点的布设41.1.2滤膜的准备41.1.3样品的采集41.1.4数据处理51.2 TSP中重金属含量的测定51.2.1样品的预处理51.2.2样品的测定51.3数据分析与评价61.3.1数
6、据分析与TSP污染评价61.3.2评价标准62.喀什概况73.结果与分析83.1晴天与浮尘天大气颗粒物及其重金属含量分布特征83.1.1晴天与浮尘天的大气颗粒物含量分布83.1.2晴天浮尘天大气颗粒物的重金属含量及其分布103.2距公路远近距离大气颗粒物及其重金属含量分布特征113.2.1距公路远近距离的大气颗粒物含量分布113.2.2距公路远近距离的TSP中重金属含量分布123.3单因子指数TSP污染评价134.结论145.防治措施14参考文献16致谢18引言大气是人类及一切生物赖以生存必不可少的物质和基本的环境要素之一,是自然环境的重要组成部分。一般,人缺乏食物约可生存5周;断绝饮水,约可
7、生存5天;而离开空气,则5min就会死亡,人类生存需要的是新鲜、清洁的空气。由于大气直接参与人和其他生物的物质和能量代谢,清洁的空气是一切生物生存的保证。随着工业发展、城市人口密集、石油煤炭燃料的迅猛增长,大气环境质量日趋恶化,尤其是城市的空气污染问题日益突出。环境八大公害事件中的马斯河谷烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、伦敦烟雾事件以及多诺拉烟雾事件都是与大气有关的污染事件,环境八大公害事件对于全世界都产生了极大的影响,并且危害都极其严重。在大气污染物中TSP是影响空气质量的首要污染物。TSP是粒径小于100um颗粒物的总称1,它妨碍视线,影响人和动物呼吸系统的健康,影响植物正常光合作用。TS
8、P可以富集大气中的重金属、酸性氧化物等有害物质,进入人的肺部而对人体健康产生危害2。大气颗粒物是大气污染中数量最大、成分复杂、性质多样、危害较大的一种物质、大气颗粒物中的重金属污染具有不可降解性,重金属的长期存在可能对环境构成极大的潜在威胁3。TSP悬浮在大气中,一方面影响地气系统的能量收支,进而影响气候变化;另一方面污染人类的生存环境,危害人体健康。因此,关于TSP的研究,是当今气候和环境领域的核心内容之一。此外,近年来随着我国的迅速发展,汽车保有量急剧增加,交通引起的大气的污染成为人们关注的热点。交通污染源是指交通运输工具如汽车、摩托、飞机、火车及船舶等。这些交通工具使用汽油、柴油等燃料,
9、燃烧过程中排放的含有氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物、含铅污染物、苯并a芘等有害物质。喀什的主要交通工具是汽车,随着喀什这几年来的发展,汽车数量开始增加,因此排放的污染物也开始增多,甚至是成为主要的大气污染源。这些污染物排放到大气中,在阳光照射和一定条件下,还可在光化学反应作用下生成光化学烟雾,成为二次污染物的主要来源之一。其余的交通工具数量也相当大,流动性来往频繁,故排出的污染物总量也是不容忽视的。大气颗粒物中的重金属污染物具有不可降解性,它通过干湿沉降可转移到地表土壤和地表水体中,并通过一定的生物化学作用,转移到动植物体内,导致各种人体机能障碍,身体发育迟缓,甚至引起各种癌症和心脏病,因此研
10、究交通污染源重金属的特征显得越来越重要4。近年来我国环境工作者对大气颗粒物开展了许多研究,并取得了一定的成果,主要集中在大气颗粒物的健康效应5、化学成分6、微貌形态7、8、来源9、10、影响因素4、含量及其分布特征11等方面,对大气颗粒物及其重金属时空分布特征也取得一系列成果。闫军等对成雅高速公路两侧大气颗粒物的重金属进行了研究12,刘昌岭等对青岛市区大气颗粒物中重金属的浓度及其来源进行了研究10,吕玄文,陈春瑜等对大气颗粒物中重金属的形态分析与迁移进行了研究13。此外大多数学者对道路灰尘、道路两侧土壤和农作物的重金属污染程度及分布规律研究较多,韩东昱等测定了北京公园道路粉尘中的Cu、Pb、Z
11、n的含量14,李波等采集沪宁高速公路两侧土壤及小麦样品进行重金属污染监测15, Sternbeck等测定了瑞典两个交通流量很大的隧道中的大气颗粒物及其中的重金属浓度6,然而对公里两侧大气颗粒物、重金属污染特征的研究不多,特别是5m以下高度人类活动频繁的交通沿线的研究更是鲜为报道。喀什的旅游资源丰富,自然景观、人文景观和民俗风情特色突出,作为新疆唯一的一座国家历史文化名城,集中体现了维吾尔族民族风情、文化艺术、建筑风格及传统经济的特色和精华,在整个新疆最具代表性,享有“不到喀什,就不算到新疆”的美誉。然而由于喀什位于新疆西南角,地处喀什噶尔冲积大平原,是塔里木盆地西缘最古老、最富饶的绿洲之一。气
12、候干燥,容易出现沙尘暴天气,易出现TSP超标现象,所以城市的环境空气质量更加重要。本文选择喀什人民东西路、解放南北路及车流量较少的班超为研究对象,对公路两侧大气颗粒物及其重金属的含量分布特征进行研究,并探讨车流量、天气及距公路距离等因素对其的影响,可以了解引起其变化的主要因素,从而进行有效的控制,这对于城市环境保护、污染治理具有理论和实际意义。1.材料与方法1.1总悬浮颗粒物(TSP)的测定1.1.1采样点的布设以喀什交通主干道人民东西路、解放南北路及车流量较少的班超路为监测对象,大十字设置一个采样点,其余每条道路设置3个监测点,每个监测点依据距公路的距离的不同再设置2个采样点,共计32个采样
13、点,将每个采样点进行编号。表1 采样点概况采样交通干道采样路段采样点个数车流量 辆/h(不分车种)人民西路大十字-环疆转盘323248大十字大十字124044解放北路大十字-艾提尕尔广场322388解放南路大十字-体育馆322452人民东路大十字-石榴转盘322384班超路喀什通工-盘橐城3211761.1.2滤膜的准备取滤膜进行编号,采样前将滤膜放在烘箱内平衡24h后转移至干燥器中进行冷却,待冷却到室温,使用电子天平(FA-N/JA-N型)迅速称量,记下质量W0(g),将滤膜平展的放在光滑洁净的自封袋内,备用。1.1.3样品的采集用KB-6120型综合大气采样器(该采样器为中流量TSP采样器
14、,采样流量为0.100m3/min,气体入口流速为0.3m/s,切割器标定流量为0.100m3/min,滤膜有效面积为80mm。)进行采样,在晴天、阴天条件下均进行采样。采样时,将恒重的滤膜用小镊子取出,“毛”面向上,放到滤膜夹上,拧紧采样器顶盖,然后打开采样机,调节采样参数,每个采样点采样30min,采样时记录车流量。待采样结束后,用镊子轻轻将滤膜取出,采样面向里折叠放入编号相同的自封袋内,拿回实验室在烘箱内平衡24h后转移至干燥器中进行冷却,待冷却到室温后,迅速称量,记下质量W1(g)。1.1.4数据处理总悬浮颗粒物TSP(mg/m3)= W1-W0/QnT式中 W1采样后滤膜的质量,mg
15、;W0采样前滤膜的质量,mg; Qn采样流量,m3/min; T采样时间,min。1.2 TSP中重金属含量的测定1.2.1样品的预处理将称重后的滤膜置于100ml锥形瓶中,加10ml硝酸(16mol/l)浸泡过夜,再加2ml高氯酸(11.7mol/l),瓶口插入一短颈玻璃漏斗于通风橱内,在电热炉上加热至近干时取下冷却。再加10ml硝酸(16mol/l)继续加热至近干(如样品消解不完全,可继续加入少量的硝酸(16mol/l)继续加热至样品颜色变浅),冷却后,加少量1%硝酸洗涤(每次洗涤时应用玻璃棒将絮状纤维挤压干净)转移至50ml容量瓶中,在用1%的硝酸溶液定容至刻度,混匀。此溶液即为试样溶液
16、,过滤,取续滤液分析。取同批号的空白滤膜按同样的步骤做空白试验2。1.2.2样品的测定配制Cu、Cr、Pb、Zn四种重金属元素不同浓度的标准溶液,使用原子吸收分光光度计(TAS-986型)进行测定,得到相应标准溶液的吸光度,作吸光度浓度标准曲线。再分别取消解后的样品按照参数调整仪器进行样品中的Cu、Cr、Pb、Zn的浓度的测定,用标准曲线法求得其浓度,计算出Cu、Cr、Pb、Zn的浓度,进行进一步分析。 1.3数据分析与评价1.3.1数据分析与TSP污染评价用EXCEL软件整理,采用单因子污染评价指数法进行TSP评价。单因子指数: Pi=Ci/ Si式中 Pi 环境中污染物i 项的污染指数;
17、Ci 第i种评价因子在环境中的观测值,mg/m3; Si 第i种评价因子的评价标准,mg/m3; Pi 越大, 受污染程度越严重。表2 单项污染指数分级标准Pi污染水平Pi1非污染1Pi2轻污染2Pi3中污染Pi3重污染1.3.2评价标准根据中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法,为改善环境空气质量,防止生态破坏,创造清洁适宜的环境,保护人体健康,特制定本标准16。表3 环境空气质量标准16污染项目平均时间浓度限值单位一级二级三级TSP年平均24小时平均80120200300300500ug/m32.喀什概况喀什市位于新疆维吾尔自治区西南角(东经71397952,北纬 3528
18、4016),是新疆维吾尔自治区唯一的历史文化城市。喀什市地处喀什噶尔冲积大平原,是塔里木盆地西缘最古老、最富饶的绿洲之一,喀什市东靠塔克拉玛干大沙漠,西倚帕米尔高原,北靠古玛塔格山与克孜勒苏柯尔克孜自治州阿图什是毗邻,南与疏勒县隔克孜河相望,东北与阿克苏地区的柯坪县、阿瓦提县相连,西北与克孜勒苏柯尔克孜自治州的乌恰县和阿克陶县相连,东南与和田地区的皮山县相连。喀什地区西部与塔吉克斯坦相连,西南与阿富汗国、巴基斯坦国接壤,边境线总长888千米。周边邻近国家还有吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦、印度3个国家。喀什地区三面环山,一面敞开,北有天山南脉横卧,西有帕米尔高原耸立,南部是绵亘东西的喀喇昆仑山,东
19、部为一望无垠的塔克拉玛干大沙漠。诸山和沙漠环绕的叶尔羌河、喀什噶尔河冲积平原犹如绿色的宝石镶嵌其中。整个地势由西南向东北倾斜,全市整个地形北高南低。地貌轮廊是由稳定的塔里木盆地、天山、昆仑山地槽褶皱带为主的构造单元组成。印度洋的湿润气流难以到达,北冰洋的寒冷气流也较难穿透,造成喀什地区干旱炎热的暖温带的荒漠景观。而山区的冰雪融水给绿洲的开发创造了条件,形成较集中的喀什噶尔和叶尔羌河两大著名绿洲。境内最高的乔戈里峰海拔8611米,最低处塔克拉玛干大沙漠海拔1100米,喀什市城区的平均海拔高度为1289米。气候属于暖温带大陆性气候,气候干燥,降水量少,蒸发量大,气候极为干旱,这些为沙尘暴天气提供了
20、地理条件。喀什市主导风向是西北风,但是在喀什市机场周围地区的森林覆盖率很小,截留风所带来的森林带很少,这种情况加重了喀什市大气污染状况。喀什旅游、物产资源丰富独特,最为最为著名的有全国最大的清真寺艾提尕尔寺、闻名中外的香妃墓和重点文物保护单位盘橐城等。奇特的高台民居、迷宫式的古老街巷、享誉世界的突厥语大词典和福乐智慧是喀什市历史文化的见证。能歌善舞、热情好客的维吾尔族带给人们的是与内地城市完全不同的文化感受;刺绣、服饰、乐器等民族手工艺品闻名于世。还有让人留恋往返的纪念品市场-东巴扎。世界第二高峰乔格里峰观望着半年地球,号称“冰山之父”的慕士塔格峰雄踞世界的高处,大片大片的原始胡杨林装点世界的
21、一隅。这里盛产甜瓜、西瓜、葡萄、石榴、无花果、巴旦木、桃、杏、梨、苹果、酸梅等特色瓜果,瓜果含糖量高,口感好、产量丰富,是世界六大果品基地之一,素有 “瓜果之乡”的美誉。还有特色酸奶冰、无花果、囊坑烤肉等等。享有“不到喀什,就不算到新疆”的美誉。3. 结果与分析3.1晴天与浮尘天大气颗粒物及其重金属含量分布特征3.1.1 晴天与浮尘天的大气颗粒物含量分布喀什市交通主干道TSP在晴天、浮尘天两种天气条件下的日均质量浓度值(图1)显示TSP在晴天的日平均浓度的范围在53-155ug/m3,其中除大十字99ug/m3,班超路53ug/m3,其余全部超过了TSP日平均国家一级标准(120ug/m3),
22、但均未超过TSP日平均国家二级标准(300ug/m3)。浮尘天中TSP所有采样点的质量浓度范围在261-403ug/m3,除大十字273ug/m3、班超路261ug/m3,其余采样点TSP均超过国家二级标准,其中人民西路浓度达到403ug/m3,超出国家二级标准的1.3倍,喀什处于塔克拉玛干大沙漠西缘,气候干燥,降水量较少,易出现沙尘暴天气,且采样期间为浮尘天气,加之车流量对其的影响,故出现TSP超标现象。晴天所有采样点TSP的平均日均浓度为118ug/m3,未超过国家一级标准,浮尘天所有采样点TSP的平均日均浓度为316ug/m3,超出国家二级标准,且TSP质量浓度在浮尘天均比在晴天高(图1
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