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基本信息

項(xiàng)目名稱：
蘭州市春季大氣降塵中正構(gòu)烷烴及其來源研究
小類：
能源化工
簡介：
蘭州市是一個(gè)地理環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特殊并受重工業(yè)污染的城市，受到多種類型的大氣污染并且不易擴(kuò)散。本課題分析蘭州市春季大氣沉降塵中有機(jī)質(zhì)正構(gòu)烷烴(n-alkanes)含量及其組，結(jié)果表明，降塵中正構(gòu)烷烴分布主要有三種類型：單峰后峰型、雙峰后峰型、雙峰前峰型。結(jié)合各采樣點(diǎn)的GC-MS圖譜，蘭州春季大氣顆粒物中有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物和人類活動(dòng)源，人類活動(dòng)源貢獻(xiàn)率遞減順為：城關(guān)區(qū)、西固區(qū)、榆中郊區(qū)。
詳細(xì)介紹：
蘭州市是一個(gè)地理環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特殊并受重工業(yè)污染的城市，受到多種類型的大氣污染并且不易擴(kuò)散。本課題通過對蘭州市春季大氣沉降塵中有機(jī)質(zhì)正構(gòu)烷烴(n-alkanes)含量及其組成的分析，結(jié)果表明，降塵中正構(gòu)烷烴分布主要有三種類型：單峰后峰型、雙峰后峰型、雙峰前峰型。蘭州市春季產(chǎn)生的大氣顆粒物中有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物和人類活動(dòng)源，如燃煤、油制品的不完全燃燒、汽車尾氣的排放以及燒烤、餐飲等無組織排放源。從各采樣點(diǎn)的正構(gòu)烷烴圖譜中也可以明顯反映出蘭州市春季人類活動(dòng)源有較大的貢獻(xiàn)率，其遞減順為：城關(guān)區(qū)、西固區(qū)、榆中郊區(qū)。春季沙塵暴頻繁發(fā)生，風(fēng)及降雨雪等氣象因素對正構(gòu)烷烴的分布也有較大的影響。

作品圖片

  • 蘭州市春季大氣降塵中正構(gòu)烷烴及其來源研究
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

（1）測定蘭州市大氣降塵中正構(gòu)烷烴含量，揭示了蘭州春季空氣受大氣顆粒物污染的程度及其空間分布規(guī)律，為蘭州市大氣顆粒物污染控制、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、城市布局等提供技術(shù)支撐。 （2）針對蘭州市大氣污染狀況，選擇西固區(qū)、城關(guān)區(qū)和榆中郊區(qū)為研究區(qū)域，用GC-MS分析測試技術(shù)對降塵正構(gòu)烷烴進(jìn)行測試分析，研究蘭州市春季降塵正構(gòu)烷烴污染現(xiàn)狀、主要污染來源及變化趨勢，并探討了沙塵天氣對顆粒物中正構(gòu)烷烴特征的影響。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

高碳數(shù)正構(gòu)烷烴性質(zhì)較穩(wěn)定，易被大氣顆粒物吸附，自身具有較大毒性并且易與其他物質(zhì)結(jié)合或發(fā)生反應(yīng)生成毒性更大的污染物。作品于2010年春季3、4月期間在蘭州市西固區(qū)、城關(guān)區(qū)和榆中郊區(qū)采集大氣降塵樣品，采用高性能高精準(zhǔn)度高靈敏度的GC-MS分析測試技術(shù)，研究降塵中正構(gòu)烷烴分布特征。蘭州春季受沙塵暴污染嚴(yán)重，期間降塵中正構(gòu)烷烴空間分布規(guī)律如何，濃度是否有所減少，人為源及生物源各自的貢獻(xiàn)率變化，卻少有研究。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

（1）對正構(gòu)烷烴濃度及其分布規(guī)律的研究有利于判斷大氣（顆粒物）受污染的程度。 （2）主峰碳(Cmax)、碳優(yōu)勢指數(shù)(CPI)等可提供污染源及其重要的地球化學(xué)信息，使得它們成為大氣顆粒物遷移傳輸及來源研究中的標(biāo)志物，即在源解析方面有重大的研究意義。 （3）盡管發(fā)達(dá)國家已將大氣顆粒物研究轉(zhuǎn)為PM10或PM2.5的研究，但在西北干旱地區(qū)的省會(huì)城市對降塵進(jìn)行長期全面監(jiān)測、研究仍有重要現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

通過對蘭州市春季大氣沉降塵有機(jī)質(zhì)正構(gòu)烷烴含量及其組成的分析，正構(gòu)烷烴分布主要有三種類型：單峰后峰型、雙峰后峰型、雙峰前峰型。蘭州市春季產(chǎn)生的大氣顆粒物中有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物和人類活動(dòng)源，如燃煤、油制品的不完全燃燒、汽車尾氣的排放以及燒烤、餐飲等無組織排放源。從各采樣點(diǎn)的正構(gòu)烷烴圖譜中也可以明顯反映出蘭州市春季人類活動(dòng)源有較大的貢獻(xiàn)率，其遞減順為：城關(guān)區(qū)、西固區(qū)、榆中郊區(qū)。春季沙塵暴頻繁發(fā)生，風(fēng)及降雨雪等氣象因素對正構(gòu)烷烴的分布也有較大的影響。

獲獎(jiǎng)情況

（1）作品《蘭州市春季大氣降塵中正構(gòu)烷烴特征及其來源研究》是蘭州大學(xué)2010年“君政基金”科研見習(xí)項(xiàng)目的結(jié)項(xiàng)論文，該論文已收入蘭州大學(xué)2010年“君政學(xué)者”論文集，作者被授予“君政學(xué)者”（李政道先生簽字）。 （2）作品榮獲蘭州大學(xué)課外學(xué)術(shù)作品競賽自然科學(xué)類二等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

經(jīng)蘭州大學(xué)“君政基金”管理委員會(huì)審核，蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院團(tuán)委和校團(tuán)委推薦。

參考文獻(xiàn)

主要選用的分析方法：GC-MS分析測試技術(shù) 研究及分析測試基礎(chǔ)（主要參考文獻(xiàn)）： （1）中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)與沉積學(xué)研究室.有機(jī)地球化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1982：53-111. （2）鄧祖琴.蘭州市冬季大氣顆粒物中有機(jī)污染物的分布特征及來源[D].蘭州大學(xué)，2006. （3）劉欣然.北京大氣氣溶膠中烴類有機(jī)污染物的特征研究[D].中國科學(xué)院研究生院，2008. （4）Zheng Mei, Cass Glen R,etal. Source apportionment of PM2.5 in the southeastern United States using solvent-extractable organic compounds as tracers[J].Environmental Science &Technology,2002,36:2361-2371. （5）Kotianova Petra, Puxbaum Hans, etal.Temporal patterns of n-alkanes at traffic exposed and suburban sites in Vienna[J].Atmospheric Environment,2008,42:2993-3005.

同類課題研究水平概述

盡管發(fā)達(dá)國家已將大氣污染轉(zhuǎn)為PM10或PM2.5的研究（Zheng Mei etal，2002；Hueglin Christoph etal，2005；Lin J.J etal，2004；Kotianova Petra etal，2008），但降塵等粗顆粒大氣污染物的研究在我國部分城市仍有重要的現(xiàn)實(shí)意義（姜偉等，2007；楊麗萍等，2002；）。一般意義上的大氣降塵是指大氣顆粒物中空氣動(dòng)力學(xué)直徑大于10μm的較大顆粒，受重力作用能在較短時(shí)間內(nèi)沉降到地面的物質(zhì)的總稱，而在高濕度大氣或降雨條件下經(jīng)沖刷、運(yùn)移等作用能將10μm以下的塵粒降落于地表形成降塵，即降塵中也包含了PM10和PM2.5（謝玉靜等，2008；祁士華等，2001）。研究表明，大氣降塵的直接和間接危害不容忽視（張國宏等，2007；陳圓圓等，2009）。對大氣降塵中有機(jī)質(zhì)正構(gòu)烷烴的監(jiān)測，不僅可以判斷有機(jī)污染物的濃度，也可以解析有機(jī)污染物的來源。大氣顆粒物中正構(gòu)烷烴的排放源有多種，人為來源包括化石燃料(汽油、柴油等)和生物質(zhì)(如木材、農(nóng)產(chǎn)品殘?jiān)蜆淙~)的不完全燃燒；生物來源則包括高等植物蠟、少量的樹脂和在空氣中懸浮的花粉、微生物（如細(xì)菌、真菌和真菌抱子）、昆蟲等（袁楊森等，2007）。由于高碳數(shù)正構(gòu)烷烴的活性和揮發(fā)性很低，其組成、分布、Cmax、CPI等特征分子指數(shù)和姥鮫烷及萜甾烷系列化合物參數(shù)可提供污染源及其重要的生物地球化學(xué)信息（袁楊森等，2007；牛紅云等，2005；于國光等，2007；張杰等，2009；李全蓮等，2009；張枝煥等，2003）。一般來說，對于高成熟度的化石燃料，其燃燒產(chǎn)物中正構(gòu)烷烴的Cmax較低，同時(shí)不具有奇碳數(shù)優(yōu)勢，即CPI值也較低；高等植物（維管植物）等現(xiàn)代生物來源的正構(gòu)烷烴的Cmax則較高，同時(shí)具有強(qiáng)的奇碳數(shù)優(yōu)勢，即CPI值較高（鄧祖琴，2006；劉欣然，2008；袁楊森等，2007；于國光等，2007）。顆粒物粒徑越細(xì)，正構(gòu)烷烴越趨向于單峰形分布，碳優(yōu)勢指數(shù)越低（周家斌等，2004），即CPI值與粒徑大小呈正相關(guān)變化趨勢，由此可以判斷出人為來源污染物主要富集在小顆粒物甚至亞微顆粒物上（Lin J.J etal，2004；Bi Xinhui etal，2005），而生物來源污染物則主要富集在大顆粒物上（Lin J.J etal，2004；牛紅云等，2005；于國光等，2007）。
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