城市大气PM2.5来源解析的Pb-Sr-Nd同位素示踪研究

Accurate identification of pollution sources is the premise for effective pollution control and environmental management, and it is the scientific basis for government decision-making. In recent years, atmospheric PM2.5 pollution is considerably serious in china. It is essential for the control of air pollution and the improvement of urban air quality to find out the sources of atmospheric PM2.5 and to prevent the pollution from the sources. This project takes the urban atmospheric PM2.5 of Quanzhou city, an economic developed and rapid urbanized region, as research object. The distribution of atmospheric PM2.5, the contents of heavy metals and rare earth elements and the Pb-Sr-Nd isotopic composition in the atmospheric PM2.5 from different functional zone in the city, as well as the contents of heavy metals and rare earth elements and the Pb-Sr-Nd isotopic composition in the potential point-end matters, will be determined in this research project. The main sources, transfer and accumulation of atmospheric PM2.5 in different functional zone will be revealed by means of Pb-Sr-Nd isotopic tracing technique, combined with the speciation analysis of heavy metals and the analysis of air mass backward trajectories using the model of HYSPLIT (Hybrid Sing-Particle Lagrangian intergrated trajectory). The contributions of diversified sources to the atmospheric PM2.5 in urban air will be quantificationally discriminated using multivariate mixed models of Pb-Sr-Nd isotopes, combined with principal component analysis (PCA) and chemical mass balance method (CMB). The results of this project may provide scientific data for the effective prevention and control of atmospheric PM2.5 pollution in urban air.

污染源的准确识别是有效进行污染防治和环境管理的前提，是政府决策制定的科学依据。近年来我国大气PM2.5污染严重。查明城市大气PM2.5来源，并从源头上加以防治，对实施大气污染治理、改善城市大气环境质量具有重要意义。项目选择经济发达、城市化进程较快的泉州市大气PM2.5作为研究对象，通过分析不同功能区大气PM2.5浓度时空分布及PM2.5中重金属元素及稀土元素含量与Pb-Sr-Nd同位素组成以及各潜在污染源中的重金属元素及稀土元素含量与Pb-Sr-Nd同位素组成，利用Pb-Sr-Nd同位素示踪技术，辅以重金属形态分析和气团后向轨迹分析，揭示城市各功能区大气PM2.5的主要来源、积累和迁移规律，运用Pb-Sr-Nd同位素多元混合模型结合主成分分析法（PCA）和化学质量平衡法（CMB），精确判别城市大气PM2.5的来源，评估各潜在污染源的定量贡献率，为城市大气PM2.5污染防治提供科学依据。

污染源的准确识别是有效进行污染防治和环境管理的前提，是政府决策制定的科学依据。查明城市大气PM2.5来源，并从源头上加以防治，对实施大气污染治理、改善城市大气环境质量具有重要意义。项目选择经济发达、城市化进程较快的泉州市/南昌市大气PM2.5作为研究对象，通过分析大气PM2.5浓度时空分布及PM2.5与各潜在污染源中重金属元素及稀土元素含量与Pb-Sr-Nd同位素组成，利用Pb-Sr-Nd同位素示踪技术，辅以重金属形态分析，揭示城市各功能区大气PM2.5的主要来源、积累和迁移规律，运用Pb-Sr-Nd同位素多元混合模型结合主成分分析法，精确判别大气PM2.5的来源，评估各潜在污染源的定量贡献率，为大气PM2.5污染防治提供科学依据。取得的主要成果：.（1）泉州市2014年大气PM2.5浓度变化范围为7.2μg/m3~103.4μg/m3。大气PM2.5浓度水平总体较低，呈现春季>夏季>冬季>秋季的季节变化特征。.（2）铅、锶同位素研究表明：泉州市大气PM2.5的主要一次源为建筑尘、交通排放源、燃煤尘、垃圾焚烧厂飞灰和土壤扬尘。二次源主要为硫酸铵、硫酸氢铵和硝酸铵。利用同位素混合模型计算得出各源的贡献率分别为：交通源（33.4%）>建筑尘（22.3%）>二次源（18.6%）>燃煤尘（14.9%）>土壤扬尘（7.8%）>垃圾焚烧飞灰（3.0%）。.（3）南昌市PM2.5中14种总稀土元素质量浓度占PM2.5质量浓度0.03%，其分布基本符合奥多-哈尔金斯规律，稀土元素呈轻稀土富集的分布模式，轻稀土分馏明显，重稀土内部有一定程度分馏，Ce和Eu的分布模式呈正异常，表明受到非本地来源和一定的人为活动影响。南昌市PM2.5中铅源的变化至少由两个以上的不同污染来源控制。结合铅同位素比值分析图及二元混合模型，南昌市PM2.5的所有采样点受到机动车尾气（27.49%）和混合源（72.51%）的贡献。.（4）泉州市大气PM2.5中总镧系元素平均浓度为4.24ng/m3（95.86μg/g），Ce元素表现为正异常，而Eu元素表现为负异常。ΣREE与εNd、143Nd/144Nd与LaN、143Nd/144Nd与LREE/HREE、δEu与εNd的二元分布图显示PM2.5受交通源的影响最大。.（5）项目第一标注成果发表学术论文15篇，参加国际、国内会议12次，培养博士3名、硕士3名.