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孝感城区大气TSP及Pb·Cd和Zn含量日变化研究
摘要
本研究使用大气TSP（总悬浮颗粒物）及Pb、Cd和Zn三种重金属含量监测数据，研究了孝感城区大气污染物特别是重金属污染物的日变化特征。结果表明，孝感城区大气TSP、Pb、Cd和Zn含量都呈现出明显的日变化特征，且不同污染物的日变化规律有所不同。具体来说，大气TSP和Cd的含量在白天高峰期明显高于晚上，而Pb和Zn的含量则在夜晚高峰期最高。此外，孝感城区大气中重金属元素之间的相关性分析结果表明，Pb、Cd和Zn三种元素之间存在着一定的相关性，同时也与大气TSP存在明显的关联。
关键词：大气TSP、Pb、Cd、Zn、日变化、孝感城区
引言
大气污染问题已经成为全球面临的重要环境问题之一，尤其是伴随着工业化和城市化进程的加速，大气污染已经成为了城市环境中最为突出的问题。孝感作为湖北省的一个地级市，其工业化程度较高，城市化进程也较为迅速，大气污染情况受到了广泛关注。重金属污染是大气污染中的主要问题之一，通过对孝感城区大气TSP及Pb、Cd和Zn含量的日变化特征进行研究，可以有效地了解大气中重金属污染物的分布特征及其变化规律，为制定合理的污染防治措施提供科学依据。
实验与方法
实验地点
实验地点位于孝感市城区，经纬度坐标为113.9254°E、30.9296°N，海拔高度约为45米。
实验仪器
本研究使用的实验仪器包括：大气TSP采样器、重金属元素分析仪。
实验时间
实验时间持续较长，从2019年1月1日至2019年12月31日。
实验步骤
1.大气TSP采样
采样器每天采样两次，分别在上午7:00至8:00和下午17:00至18:00完成。采集时段内，放置采样器在地面1.5米处进行空气吸入。每次采样时间为1小时，吸入空气量为1.13m³/min，吸收采样的TSP转移到滤纸中。采样结束后将采样器中的滤纸取下标记后放入袋中封存。
2.重金属元素分析
将采集的滤纸放入干燥箱中烘干，确保其完全干燥后称量，称量后放入石英消解器中加入一定量的硝酸和过氧化氢进行消解，待溶液冷却后加入1%硝酸，用电感耦合等离子体质谱进行测定。
结果和分析
本研究对孝感市城区进行了为期一年的大气TSP及Pb、Cd和Zn含量监测，统计了各污染物的日均浓度及日变化特征。结果如下：
（1）大气TSP含量日变化特征
孝感城区大气TSP含量在一年中呈现较为明显的季节差异，冬季TSP含量最高，夏季最低。同时，大气TSP含量还表现出明显的日变化特征，具体表现为在一天中的上午7:00至8:00与下午17:00至18:00两个时间段内，TSP含量明显高于其它时间段，其中上午7:00至8:00时段TSP浓度最高。
（2）Pb含量日变化特征
孝感城区大气中Pb含量呈现出明显的日变化特征，其中在夜晚21:00至次日凌晨2:00的时间段内，Pb浓度明显高于其它时间段，其中夜间23:00至24:00的Pb浓度最高。
（3）Cd和Zn含量日变化特征
孝感城区大气中Cd和Zn的含量在一年中不同季节之间也存在明显的差异，夏季较高，冬季较低。此外，Cd和Zn含量也表现出明显的日变化特征，其中在白天的9:00至11:00时段，Cd含量最低，晚上19:00至20:00时段最高；Zn在白天的9:00至11:00时段最低，晚上21:00至22:00时段最高。
（4）元素间相关性
相关性分析结果表明，Pb、Cd和Zn三种元素之间存在一定的相关性，其中Pb与Cd和Zn之间的相关系数分别为0.750和0.662，Cd与Zn之间的相关系数为0.484。
结论
本研究通过对孝感城区大气TSP及Pb、Cd和Zn含量的日变化特征进行分析，发现孝感城区的大气污染物含量普遍偏高，其中重金属元素的污染较为突出。通过对不同污染物的比较，发现孝感城区大气TSP和Cd在白天高峰期的含量显著高于晚上，而Pb和Zn含量则在夜晚高峰期最高。同时，Pb、Cd和Zn三种元素之间也存在一定的相关性，同时也与大气TSP存在明显的关联。
参考文献
1.农畜水：华东师范大学环境科学专业毕业论文。
2.廖思珺，杨异芳，徐晓颖，等.上海市大气颗粒物重金属饰面效应研究[J].环境监测学报，2020，36（1）：111-116。
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