定量分析拉萨地区有机颗粒物的来源

The atmospheric pollution has drawn great concern in Lhasa with the rapid development of economic. Once polluted, it is difficult to be recovered due to its vulnerable ecological environment and small capacity. However, because of the limitation of natural conditions and society development in Lhasa, research on the atmospheric particulate matter in Lhasa is still in its infancy. The organic particulate matter shares the most hazardous to the human health and environment, however, little information about the pollution level and contribution of varied.sources is revealed at present. The carbonaceous particulate matter with different aerodynamic diameters will be investigated systematically in this project. Accordingly, the pollution level of organic particulate matter and their carbon isotope composition will be illustrated. The spectrum of the carbon isotope of varied primary sources will be built up. Furthermore, the methodology for the quantitative source apportionment of organic particulate matter will be established with the combination of carbon isotope and organic molecular tracer techniques. In addition, this method will be applied for the source apportionment of the organic particulate matter in Lhasa, and the contribution of varied sources will be determined. The control strategies should be proposed based on the source apportionment results, not only providing scientific basis for the foundation of development and management policies in Lhasa, but also having a special significance for the environmental protection and sustainable development of Tibetan Plateau.

拉萨作为典型的高原城市，生态脆弱、环境容量小，经济的迅速发展所带来的城市大气污染问题备受关注。然而由于自然条件与社会发展的限制，西藏地区大气颗粒物污染研究还处于起步阶段，尤其是对环境与人体健康产生危害的主要成分-有机颗粒物，其污染水平、不同污染源的贡献如何，都还未知。本项目将系统研究拉萨市不同粒径大气颗粒物中的碳质组分污染水平与碳同位素组成，揭示拉萨地区有机颗粒物的污染现状与季节变化特征；确定各污染源的碳同位素成分谱，同时结合碳同位素技术和有机分子标志物示踪技术，建立定量解析大气有机颗粒物来源的方法学，并将其应用于拉萨市有机颗粒物来源的定量分析，从而探讨不同排放源的具体贡献。最终，根据所得研究结果，提出拉萨市大气有机颗粒物污染的治理方案，不仅为拉萨城市发展的决策和管理提供科学依据，对整个青藏高原的环境保护与可持续发展能力的提升也具有特殊的意义。

青藏高原地区是气候变化的敏感区和脆弱区。拉萨作为青藏高原的典型城市，大气颗粒物的污染现状可以为后续气候变化研究和国家政策制定提供了许多宝贵的基础数据。但是，目前科学家对排放源在青藏高原地区不同粒径大气颗粒物中的贡献仍然了解甚少，这些关键信息的缺失将给大气污染研究和气候变化预测带来许多困难和不确定性。鉴于此，本研究将以拉萨市为研究靶区，采集了一年四季不同粒径（尺寸范围：<0.49μm、0.49-0.95μm、0.95-1.5μm、1.5-3.0μm、3.0-7.2μm和>7.2μm）的大气颗粒物（PM），共180个；对机动车尾气、燃煤、生物质燃烧(牛粪，藏香， 植物)、土壤扬尘，分别进行直接排放颗粒物的分粒径采样，共252个。结合气象条件，研究了拉萨市各季节不同粒径大气颗粒物的污染特征；基于双碳同位素（δ13C和Δ14C）方法探讨了拉萨市不同粒径大气颗粒物中碳质组分（有机碳OC、元素碳。.研究结果表明: OC和EC全年的粒径分布形态均呈现相对稳定的双峰，最高峰出现在<0.49 μm粒径段，次高峰位于3.0-7.2μm粒径段（除冬季外）和0.95-1.5μm粒径段; EC的最高峰出现在 <0.49 μm粒径段。在<0.49 μm和0.95—1.5 μm粒径段，OC和EC的相关性好; OC和EC的同源性较差（0.49—0.95 μm、1.5—3.0μm、>7.2 μm和3.0—7.2 μm），表明OC除燃烧源外还有其他来源如生物排放，气-粒转化的有机物等。.本文基于双碳同位素方法（δ13C和Δ14C）研究大气颗粒物中碳质气溶胶的来源和大气化学过程。结果表明：相比于OC和WINOC，WSOC的现代碳的贡献更大，δ13C更富集；相比于季风期间，非季风期间现代碳的贡献更大，δ13C更富集；相比于细颗粒物，粗颗粒物中WSOC的现代碳的贡献更大，δ13C更富集。与有机碳组分（OC、WINOC和WSOC）相比，EC中化石碳的贡献更大；与非季风期相比，季风期间EC的化石碳的贡献更大；与细颗粒物相比，粗颗粒物EC中化石碳的贡献更大。由于元素碳在大气层中难以氧化，EC的δ13C很大程度上不被大气光化学过程影响，能够保留其δ13C源特征。结果发现在非季风期间，元素碳的δ13C值在细颗粒物中（<1.5μm）最贫化，值接近于天然气的δ13C值，提出天然气燃烧可能是被忽略的一个重要排放源的观点。