在南京市大厂地区和山西路两个采样点，用大流量采样器及PM10切割器，逐月采集一年内大气环境中的可吸入颗粒物(PM10)样品。采用扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析(EDX)等现代测试手段研究大气颗粒物的微观特征（形态、矿物成分、元素组成）。同时，研究南京市区不同功能分区、不同季节PM10的污染变化规律。选择EPA指定的优先控制的16种PAHs作为待测物质，采用高效液相色谱技术，分析PM10中PAHs的污染水平和浓度特征以及季节变化规律，并主要针对烹调源、交通源、焦化源、燃煤源等几种典型污染源排放的PM10中的PAHs进行定性、定量分析。通过实验找出并比较各个污染源PAHs的组成及分布特征，建立源成分谱，在此基础上，运用CMB受体模型对PM10上PAHs的来源进行解析。在“静电—颗粒层过滤复合技术”的基础上，设计形成了一种用于PM10脱除的新型“静电—带电颗粒层过滤复合除尘技术”，通过理论分析阐明了其除尘机理和主要影响因素，并在自制带电颗粒的基础上，研究了PM10脱除的最佳工艺条件。
(1)研究了南京大厂、山西路地区可吸入颗粒物物理特性及时空动态变化规律。
南京市两典型地区大气颗粒物非常复杂，大厂地区（典型工业区）多以规则的形态出现，块状、柱状、针状、层状、球状集合体为最常见，其成分以碳酸盐、硫酸盐、铝硅酸盐为主。山西路地区（典型商业区）多以不规则形态出现，常见烟尘集合体、生物质、不规则矿物等。从PM10的月变化规律来看，南京市整年的PM10浓度均超过1996年《环境空气质量标准》规定的国家二级标准0.15 mg·m-3，四个季度的PM10的浓度大小顺序为:春季＞冬季＞秋季＞夏季，与当地的气候有一定的关系。从PM10的空间变化来看，大厂地区（工业区）的PM10浓度明显高于山西路（商业区）。PM10污染比较严重，全年均超过了1996年颁布的《环境空气质量标准》中规定的PM10的二级标准浓度，山西路地区有部分时间达到二级标准。
(2)南京大厂、山西路地区可吸入颗粒物中金属元素的组成特征及来源分析。
采用全谱直读等离子体发射光谱仪、流动注射-氢化物发生-原子吸收法、离子印迹壳聚糖/凹土有机-无机杂化材料分离富集-火焰原子吸收光谱法测定样品中15种金属元素的含量。应用富集因子法对金属元素的来源进行解析，在大厂地区PM10样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、As元素富集程度大，主要来源于人为源。山西路地区PM10样品中Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、As元素富集程度大，主要来源于人为源。汽车尾气标记性元素Pb在山西路地区比大厂地区富集程度高，说明山西路地区受汽车尾气影响较大;Zn在大厂地区的富集程度较高，因Zn主要来自于金属冶炼，与大厂地区处于工业区有关。
(3)南京大厂、山西路地区可吸入颗粒物中PAHs的时空动态变化规律研究。
南京市大厂地区春、夏、秋、冬的PAHs平均浓度分别为107.256 ng·m-3、121.890ng·m-3、111.839 ng·m-3和88.605 ng·m-3，山西路地区分别为76.276 ng·m-3、52.904 ng·m-3、42.561 ng·m-3和75.815 ng·m-3，大厂地区四季度PAHs平均浓度明显高于山西路地区，分别是山西路地区的1.406、2.304、2.628、1.169倍。大厂地区PHAs总量受季节影响不大，山西路地区浓度与季节呈一定的相关性，即春季＞冬季＞夏季＞秋季，两地区PHAs中葸、荧葸、苯并荧葸、苯并苝含量相对都较高，表明燃煤和交通是南京市的主要污染源，大厂区燃煤污染更为明显。两地区PAHs的浓度变化与PM10的浓度变化没有相关性，各自的浓度变化也没有规律性。
(4)南京大厂、山西路地区可吸入颗粒物源解析研究。
建立大厂和山西路地区化学质量平衡(CMB)受体源解析模型，并对模型进行求解，从而确定大厂和山西路地区各污染源的贡献值。各污染源对大厂地区PAHs的贡献率分别为:燃煤源12.48％，交通源25.61％，焦化源52.16％，烹调源9.75％。这表明大厂地区PAHs的主要污染源是焦化源、其次是交通源，两者占总量的77.79％。各污染源对山西路PAHs的贡献率为:燃煤源9.65％，交通源25.55％，焦化源52.83％，烹调源11.97％;这表明山西路PAHs的主要污染源是交通源和焦化源，两者占总量的78.38％。
(5)静电—带电颗粒层过滤复合除尘技术对PM10的控制。
采用“静电—带电颗粒层过滤复合除尘技术”，使静电除尘器除尘后荷电的PM10进入带电颗粒层过滤器，通过颗粒层过滤的方式去除。壳聚糖/凹土为带电颗粒较理想的制备材料，壳聚糖/凹土改性的最优条件是:壳聚糖溶胶与凹土的比例（质量比）为1.5∶1，反应温度为50℃，反应时间为3.5 h。在该最优条件下，壳聚糖在凹土上的负载率(％)为40.26％，改性操作的工艺稳定性良好。通过XRD、FTIR和热分析证实壳聚糖在凹土表面已成功负载，经测定壳聚糖/凹土的Zeta电位为:+46.28 mV，带正电。带电颗粒层过滤器对PM10脱除的最佳工艺条件是:过滤时间为70 min，过滤风速为0.42 m·s-1，过滤层厚度为30mm，过滤颗粒粒径为0.756mm、颗粒均一性为1.32，PM10浓度为600μg·m-3。工艺稳定性良好，易于工业化放大使用。
- 作 者：
- 张强华
- 学科专业：
- 化学工程与技术
- 授予学位：
- 博士
- 学位授予单位：
- 南京理工大学
- 导师姓名：
- 钟秦
- 学位年度：
- 2012
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
