南京市羰基化合物时空分布特征分析

论文总字数：14258字

目 录

1. 引言……………………………………………………………………1
2. 实验……………………………………………………………………2

2.1采样点及采样时间…………………………………………………………………………2

2.2采样原理与采样方法………………………………………………………………………3

2.3分析原理与分析方法………………………………………………………………………4

2.4质量控制和质量保证………………………………………………………………………4

1. 结果与讨论……………………………………………………………5

3.1监测中心站点环境空气中羰基化合物的日变化特征……………………………………5

3.2南信大站点环境空气中羰基化合物的日变化特征………………………………………7

3.3江浦站点环境空气中羰基化合物的日变化特征…………………………………………9

3.4三个采样点之间比较………………………………………………………………………11

3.5 OFP活性分析………………………………………………………………………………13

3.6南京市羰基化合物浓度和其他城市的比较………………………………………………14

4.结论……………………………………………………………………15

参考文献…………………………………………………………………16

致谢………………………………………………………………………17

南京市大气中羰基化合物时空分布特征

杜钰

,China

Abstract:The study on the atmospheric environment in Nanjing was continuously observed by using high performance liquid chromatography (HPLC) after derivatization with 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH) from March 6^th-26^th, 2017. The purpose of the study is to detect the composition and concentration of carbonyl compounds in the atmosphere of Nanjing and analyze their temporal and spatial distribution characteristics. The results show that 17 kinds of carbonyl compounds were detected in the atmosphere of Nanjing. The concentration range from 0.009ppbv to 5.4ppbv. Formaldehyde was the most abundant carbonyl species, followed by acetaldehyde and acetone acrolein. The three compounds accounted for about 77% of all measured carbonyls. From the diurnal variation point of view, concentrations of carbonyl compounds have obvious diurnal variation rules. At noon and night, the total concentration of carbonyl compounds has peaks, the carbonyl compounds concentrations in the morning(9:00-11:00) higher than that in the afternoon (13:00-17:00) . Judging from the spatial distribution, the total concentration of carbonyl compounds in the city is higher than that in the industrial area and the suburb.

Key words:carbonyl compounds;2,4-dinitrophenylhydrazine(DNPH); Temporal distribution;spatial distribution

1.引言

羰基化合物，即醛类化合物和酮类化合物，既是一次污染物也是二次污染物，是大气中挥发性有机物(VOCs)的重要组成部分，在大气化学中起着非常重要的作用，是许多活性自由基的重要来源。在城市大气中，这些羰基化合物常常会引发光化学烟雾，并且能导致生成臭氧的持续反应^[1]。大量研究表明，羰基化合物在大气中的化学反应对二次气溶胶的生成有很大贡献^[2]。

大气中的羰基化合物对人体有着强烈的负面影响。甲醛对人体的危害具长期性、潜伏性、隐蔽性的特点。甲醛会引发头疼、恶心、疲劳、干渴等不适症状，并被国际癌症研究机构(IARC)证实对人体具有致癌作用，长期吸入甲醛可引发鼻咽癌、喉头癌等严重疾病^[3]。而乙醛，人体吸入低浓度的乙醛能引起眼、鼻及上呼吸道刺激等症状及支气管炎；高浓度时被吸入可能有麻醉作用，表现有头痛、嗜睡、神志不清及支气管炎、肺水肿、腹泻、蛋白尿肝和心肌脂肪性变，可致死。误服乙醛可能会出现胃肠道刺激症状、麻醉作用及心、肝、肾损害。由于对皮肤有致敏性，反复接触乙醛蒸气会引起皮炎、结膜炎。此外乙醛能导致慢性中毒，表现症状有体重减轻、贫血、谵妄、视听幻觉、智力丧失和精神障碍等。丙酮主要是对中枢神经系统有抑制、麻醉作用，高浓度接触对个别人可能出现肝、肾和胰腺的损害。丙酮急性中毒时可能发生呕吐、气急、痉挛甚至昏迷等症状。口服丙酮后，口唇、咽喉会出现烧灼感，经过数小时的潜伏期后可发生口干、呕吐、昏睡、酸中度和酮症，严重者甚至可能会出现暂时性意识障碍。丙酮对人体的长期损害，表现为对眼的刺激症状如流泪、畏光和角膜上皮浸润等，还可表现为眩晕、灼热感，咽喉刺激、咳嗽等。

近年来国内外许多学者都对大气羰基化合物进行了深入的调查和研究。众多文献资料显示，国内的研究主要集中在北京、广州、青岛、杭州和香港等人口密集经济水平较高的城市，尤其在广州进行了大量的调查研究^[3]。虽然在不同地点研究出的大气羰基化合物的含量水平差异较大，但是绝大部分研究发现，在最常检测到的大气羰基化合物中，甲醛、乙醛和丙酮是最为丰富的羰基化合物，并且羰基化合物浓度整体的时间和空间分布规律是一致的。其时间变化规律主要表现为夏季浓度高于冬季浓度，并且有明显的日变化规律，早晚存在浓度高峰期；其空间变化规律主要呈现为市区和工业区高于郊区或乡村，室内高于室外^[3]。很多人根据甲醛/乙醛(C₁/C₂)和乙醛/丙醛(C₂/C₃)浓度比以及不同羰基化合物间的相关性来推断羰基化合物的可能来源，但这种方法并不能判断羰基化合物的准确来源和不同释放源的贡献率。

大气羰基化合物的来源主要包括人为来源、自然来源和碳氢化合物光化学作用的二次生成等^[4,5]，其中人为来源包括汽车尾气排放、工业排放、化石燃料的燃烧、生物质的燃烧和木材加工防腐、建筑材料、家具、装饰材料等行业的排放等^[6,7]。一般研究认为，在秋冬季大气中羰基化合物的来源主要是汽车尾气排放^[6]。由于夏季温度高、光辐射强、大气光化学反应的强度比较大，这导致夏季的羰基化合物浓度高于冬季。在夏季，除了汽车尾气排放等一次来源外，大气光化学反应也是羰基化合物的重要来源^[7]。

为了了解南京市大气中羰基化合物的时间和空间分布特征，本研究在南京市设置了三处采样点，进行了为期20天的实验，以分析南京市羰基化合物的化学组成及浓度，进一步获得其时空分布规律。

2.实验

2.1采样点及采样时间

南京属北亚热带湿润气候，四季分明，雨水充沛。梅雨季节一般在每年6月下旬到7月上旬。

在本项实验中，主要采集了三处地点的空气样本，分别是江苏省环境监测中心站点（以下简称监测中心站点）、站点（以下简称南信大站点）和江浦站点，采样点位置如图1所示。雨天不采样。每个站点抽取一到两天采集空白样，采样与每个站点的采样时间一致。

江苏省环境监测中心站点位于南京市鼓楼区，鼓楼区是南京的中心城区，监测中心站点为城区采样点。此站点的采样地点位于大楼顶层，距离地面约20米。此站点采样日期为2017年3月7-18日，采样从9：00开始，每一个样品采集2个小时，每天共采集4个样品，采样时间为9：00-11：00、11：00-13：00、13：00-15：00、15：00-17：:00。

站点位于浦口区，此站点的采样地点位于校内的气象观测基地集装箱顶部，距离地面约3米。此站点采样日期为2017年3月6-26日，采样从7：00开始，每一个样品采集2个小时，每天共采集8个样品，采样时间为7：00-9：00、9：00-11：00、11：00-13：00、13：00-15：00、15：00-17：00、17：00-19：00、19：00-21：00、21：00-次日7：00采集一个样品。

江浦站点主要作为参照点，采样为期三天，分别为2017年3月7号、3月15号、3月18号，采样从9：00开始，每一个样品采集2个小时，每天共采集4个样品，采样时间为9：00-11：00、11：00-13：00、13：00-15：00、15：00-17：00。

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