大气颗粒物滞留时间测量新方法的研究及应用

大气颗粒物对环境的污染程度及对人体健康的影响大小，与其在空气中的滞留时间有极大的关系。不同粒径的颗粒物在大气中的滞留时间不一样，迁移的范围就不相同，对人体造成的危害程度也不同。因此，研究不同粒径（特别是PM2.5）大气颗粒物滞留时间（RTAA）可靠的测量方法具有重要的科学意义和实用价值。本课题在分析国际上现有RTAA测量方法不足的基础上，利用大气颗粒物中Bi-210和Po-210的活度增长特性，建立测量RTAA的新方法，以简化测量程序，降低测量难度和提高测量可靠性。采用大流量分级采样器、α谱仪等主要设备，利用新方法对我国特大城市上海大气环境中不同粒径颗粒物的滞留时间进行实验研究，同时探讨RTAA与气象条件的关系。研究成果有望为治理大气污染、保护城市生态环境的决策提供科学依据。

“大气颗粒物滞留时间测量新方法的研究及应用”项目是针对不同粒径的颗粒物在大气中的滞留时间不一样，产生对环境的污染程度及对人体健康的影响大小的不一样，而开展理论方法、实验测量和数据分析研究的。通过3年的方法比较研究、计算模型的建立、计算公式的推导、实验测量与分析等研究工作，完整地建立、完善了用210Po/210Pb和210Bi/210Pb活度比估测大气气溶胶滞留时间的方法；建立了利用210Pb、210Bi和210Po衰变链中210Bi或210Po核素活度增长的特性测量和计算RTAA的新模型和新方法；设计了实验测量方案，采集了典型城市不同功能区不同粒径的大气颗粒物，并利用α谱仪工作站、低本底环境高纯锗γ谱仪和液体闪烁计数器测量不同样品的210Po，210Pb和210Bi活度值，测量和计算了210Po和210Bi的活度增长特性，并分别计算比活度和滞留时间；完成了RTAA的测量、计算和分析，并得到了典型城市特定区域、不同粒径的RTAA，同时分析了其与大气颗粒物粒径大小、气象参数的关系及变化规律。.研究结果表明：采样期间上海市嘉定区的RTAA总体来说不太长，TSP的平均RTAA为25天左右，随着粒径的减小，颗粒物的滞留时间越长，从两组平均RTAA来看，粒径为0.49um左右的颗粒物呈现RTAA的最大值，这也许是超细颗粒物容易凝结和吸附形成较大粒径颗粒物，以及210Pb、210Bi和210Po气溶胶粒度分布影响的原因；实验测得此粒径范围内的210Pb、210Bi和210Po气溶胶体积比活度和质量比活度是最高的，也是最容易进入人体，并停留于人体的肺泡或血液循环系统等，恰巧证明了目前国际上的许多专家认为210Pb、210Bi和210Po的气载放射性对人体健康的影响可能比先前估计更大的观点是正确的。.最后，结合国内外的相关研究，比较分析了两种方法测量RTAA的合理性，进一步完善了新的测量模型和计算方法；研究期间多次参加了国际与国内学术与技术交流会议；发表了相关的SCI、EI论文8篇，核心期刊论文共2篇，申请专利1个，发表会议论文4篇。