石家莊市春季PM10和PM2.5濃度及其水溶性離子組分特征分析

李　粟，苗海斌，康富華

(石家莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北石家莊　050022)

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石家莊市春季PM10和PM2.5濃度及其水溶性離子組分特征分析

李粟，苗海斌，康富華

(石家莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北石家莊050022)

摘要：對(duì)2013年春季石家莊市PM10和PM2.5中水溶性離子進(jìn)行分析，石家莊市春季PM10平均質(zhì)量濃度為354.9 μg/m3，總水溶性無機(jī)離子質(zhì)量濃度為105.48 μg/m3，其中和是主要的水溶性無機(jī)離子，占總離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為40.89%，17.93%，13.49%，10.75%和9.09%，共計(jì)92.15%；PM2.5平均質(zhì)量濃度為174.4 μg/m3，總水溶性無機(jī)離子質(zhì)量濃度為86.45 μg/m3，與PM10中一樣，和Ca2+是主要的水溶性無機(jī)離子，占總離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為41.06%，24.25%，12.11%，8.34%和5.32%，共計(jì)91.08%。石家莊市春季PM10及PM2.5中比值分別約為0.22和0.20，由此判斷石家莊市春季主要污染以固定源為主，以燃煤及工業(yè)生產(chǎn)為主要來源。

關(guān)鍵詞：固體污染防治工程；石家莊市；PM10；PM2.5；水溶性離子

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李粟，苗海斌，康富華.石家莊市春季PM10和PM2.5濃度及其水溶性離子組分特征分析[J].河北工業(yè)科技,2015,32(1):90-94.

目前已知環(huán)境空氣中PM10和PM2.5的化學(xué)成分包括無機(jī)成分、有機(jī)成分、微量重金屬元素、元素碳等。不同化學(xué)成分的顆粒物對(duì)氣候、人體健康和大氣能見度的影響也不相同，這些影響還與化學(xué)成分在顆粒物內(nèi)部和表面存在狀態(tài)有關(guān)[1-5]。大氣氣溶膠中的一些水溶性硫酸及硫酸鹽、硝酸及硝酸鹽和銨鹽等成分大多是由礦物和燃料燃燒而成，也有些是在大氣化學(xué)反應(yīng)過程中形成的。國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及汽車數(shù)量的增加，加劇了城市細(xì)粒子和氣體光化學(xué)污染，而顆粒物的化學(xué)組成又決定了其對(duì)人體健康和環(huán)境的危害性，其中水溶性無機(jī)離子是細(xì)顆粒物中非常重要的化學(xué)組成部分。許多研究證實(shí)水溶性離子的濃度對(duì)大氣的消光系數(shù)具有較高的分擔(dān)率，是許多大都市造成能見度降低的最主要原因，是導(dǎo)致大氣復(fù)合污染的重要特征之一[6]。石家莊市環(huán)境空氣污染指數(shù)在中國重點(diǎn)城市排名中一直居高不下，因此分析石家莊市顆粒物中水溶性離子的化學(xué)組成成分及特征對(duì)于石家莊市顆粒物源解析課題非常重要。

本文通過分析石家莊市環(huán)境空氣6個(gè)國控點(diǎn)位，對(duì)2013年春季大氣環(huán)境中PM10和PM2.5污染特征及其水溶性離子組成、變化特征及相關(guān)性進(jìn)行了具體分析，為確定細(xì)顆粒物的污染來源和制定污染控制策略提供重要依據(jù)，對(duì)于進(jìn)一步了解石家莊市細(xì)顆粒物污染對(duì)氣候、環(huán)境和人群健康的影響具有十分重要的意義。

1樣品采集及分析

1.1　采樣地點(diǎn)及時(shí)間

根據(jù)石家莊市地形、氣象、環(huán)境等影響因素，選取國控空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行環(huán)境空氣樣品采集，點(diǎn)位分別為1#化工學(xué)校、2#西北水源、3#西南高教區(qū)、4#高新區(qū)、5#世紀(jì)公園、6#職工醫(yī)院。選取點(diǎn)位原則：一方面，這些點(diǎn)位均為國控監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，具有代表性，采樣高度距離地面3~25 m，與人群日?；顒?dòng)空間相對(duì)應(yīng)；另一方面，這些點(diǎn)位均有自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，便于與日常自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較。

采樣時(shí)間為2013-04-22至2013-05-07，每天采樣時(shí)間不少于20 h。各點(diǎn)同步采樣，采樣期間記錄當(dāng)時(shí)氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)。

采樣儀器采用武漢天虹儀器廠開發(fā)的TH-150系列智能中流量大氣采樣器，分別選取PM10及PM2.5切割頭進(jìn)行樣品采集。

1.2　樣品分析

無機(jī)陰、陽離子的樣品預(yù)處理一起進(jìn)行。使用模具裁取1/8石英濾膜，剪碎后置于25 mL玻璃具蓋離心管中，準(zhǔn)確加入20 mL超純水，超聲萃取60 min，將提取液離心3 min。取上清液，用0.22 μm一次性過濾頭過濾后即可供分析之用。將剩余的濾膜放回濾膜盒，避光冷藏保存。

無機(jī)陰離子測(cè)定采用Dionex ICS-2000離子色譜儀，配備電導(dǎo)檢測(cè)器、ASRS 300(4 mm)抑制器、Ionpac AS19分離柱和IonPac AG19保護(hù)柱、Dionex AS自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)行分析。

無機(jī)陽離子測(cè)定采用Dionex 600離子色譜儀，配備電導(dǎo)檢測(cè)器、CSRS 300(4 mm)抑制器、Ionpac CS12A分離柱和IonPac CG12A保護(hù)住、Dionex AS40 自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)行分析。

2結(jié)果討論

2.1　春季PM2.5，PM10及其水溶性離子濃度水平

表1　石家莊市2013年春季PM10中

表2　石家莊市2013年春季PM2.5中

2.2　PM10，PM2.5中各離子間相關(guān)性分析

表3　PM10中各離子間相互關(guān)系矩陣

表4　PM2.5中各離子間相互關(guān)系矩陣

3結(jié)語

1)石家莊市春季PM10平均質(zhì)量濃度為354.9 μg/m3，總水溶性無機(jī)離子質(zhì)量濃度為105.48 μg/m3，PM2.5平均質(zhì)量濃度為174.4 μg/m3，總水溶性無機(jī)離子質(zhì)量濃度為86.45 μg/m3，高于中國國內(nèi)大部分城市。石家莊市環(huán)境空氣粗顆粒物中水溶性無機(jī)離子含量多于細(xì)顆粒物中的含量，春季仍以PM10污染為主。

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向本期載文的審稿專家致謝

本期《河北工業(yè)科技》共發(fā)表論文16篇。這些論文的發(fā)表是與有關(guān)專家的認(rèn)真審讀、細(xì)查資料、推敲分析、中肯評(píng)價(jià)分不開的。對(duì)此，本刊編輯部特向這些專家表示敬意，對(duì)他們的辛勤勞動(dòng)表示感謝。

本期載文的審稿專家名單如下(按姓名的漢語拼音字母順序排列)：

陳衛(wèi)東陳勇星崔玉龍鄧慧瓊杜全勝范紹佳弓愛君郭斌

霍鳳鳴李發(fā)朝李景印李忠民劉寶友羅曉馬輝牛永革

司士輝王改珍王玖河王菊王平王亞楠余子鵬張鑒達(dá)

張麗梅張?jiān)獎(jiǎng)讖堅(jiān)节w海森趙文霞趙燕芳朱先磊

(本刊編輯部)

LI Su，MIAO Haibin，KANG Fuhua.Analysis of mass concentration and water soluble ionic components characteristics of PM10and PM2.5in spring in Shijiazhuang City[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2015,32(1):90-94.

Analysis of mass concentration and water soluble ionic components

characteristics of PM10and PM2.5in spring in Shijiazhuang City

LI Su， MIAO Haibin， KANG Fuhua

(Shijiazhuang Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang， Hebei 050022, China)

Abstract:Water soluble ions of PM10and PM2.5in the spring of 2013 in Shijiazhuang are analyzed. The average mass concentration of PM10is 354.9 μg/m3, and total water soluble inorganic ion mass concentration is 105.48 μg/m3, wherein , , Ca2+, Cl-and are the most important water soluble inorganic ion. Their ion mass concentrations are 40.89%, 17.93%, 13.49%, 10.75%, 9.09%, respectively, and their total ion concentration is 92.15%. The average mass concentration of PM2.5is 174.4 μg/m3, total water soluble inorganic ion mass concentration is 86.45 μg/m3, the same to PM10, , , Cl-, and Ca2+are the most important water soluble inorganic ions, the ion mass fractions are 41.06%, 24.25%, 12.11%, 8.34%, 5.32%, respectively, and their total mass concentration is 91.08%. of PM10and PM2.5in spring in Shijiazhuang are 0.22 and 0.20, respectively, showing that in Shijiazhuang in spring the major pollution is from fixed source. Fire coal and industrial production are the main sources.

Keywords:solid pollution control engineering; Shijiazhuang City； PM10； PM2.5； water soluble ionic

作者簡(jiǎn)介：李粟(1972—)，女，河北保定人，高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境空氣污染方面的研究。

收稿日期：2014-05-05;修回日期：2014-09-08；責(zé)任編輯：張士瑩

中圖分類號(hào)：X831

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi:10.7535/hbgykj.2015yx01016

文章編號(hào)：1008-1534(2015)01-0090-05