蘇魯皖豫交界城市中心城區(qū)PM2.5組分及來源分析

孫 丹，司堯迪，韓周洋，劉昌威，薛 俊

(江蘇省宿遷環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 宿遷 223800)

引言

當(dāng)前，京津冀、長(zhǎng)三角、汾渭平原等重點(diǎn)區(qū)域空氣質(zhì)量逐年好轉(zhuǎn)，蘇皖魯豫地區(qū)作為長(zhǎng)三角和京津冀兩大重點(diǎn)治理區(qū)域的連接帶，交界處22個(gè)城市的空氣污染情況也值得關(guān)注。隨著大氣污染防治的深入開展，蘇魯皖豫地區(qū)PM2.5濃度也逐年改善，但尚未達(dá)環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求[1]，PM2.5污染仍是蘇魯皖豫地區(qū)突出問題。

當(dāng)前，我國(guó)多個(gè)城市如北京[2]、南京[3]、成都[4]、武漢[5]、沈陽[6]等等均開展PM2.5的觀測(cè)研究，分析其組分特征，并識(shí)別主要污染來源。宿遷市作為蘇魯皖豫交界地區(qū)城市，也有必要針對(duì)PM2.5化學(xué)組分、分布特征及其來源進(jìn)行分析，闡明形成機(jī)理和二次轉(zhuǎn)化[7]，以幫助地方深入開展大氣污染防治，保障PM2.5濃度的持續(xù)改善。

1 樣品及分析

1.1 樣品采集

1.2 儀器及分析方法

樣品采集使用青島眾瑞ZR-3930型PM2.5細(xì)顆粒物采樣器，采樣流量設(shè)置為16.7L·min-1。樣品分析按照《環(huán)境空氣顆粒物(PM2.5)手工監(jiān)測(cè)方法(重量法)技術(shù)規(guī)范》(HJ 656-2013)的要求開展，采樣濾膜采用十萬分之一電子天平稱重。有機(jī)碳OC和元素碳EC采用熱光碳分析儀進(jìn)行測(cè)試，水溶性離子采用離子色譜儀分析，無機(jī)元素采用等離子質(zhì)譜儀進(jìn)行元素含量分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 PM2.5的質(zhì)量平衡及組成特征

圖1 實(shí)測(cè)PM2.5與重構(gòu)PM2.5的相關(guān)性分析

圖2 2021年上半年宿遷PM2.5離線監(jiān)測(cè)主要組分化學(xué)組成

2.2 PM2.5濃度及其主要組分的時(shí)間變化

圖3 2021年上半年宿遷市手工分析PM2.5及其主要組分濃度的時(shí)間變化

2.3 特征因子分析

2.3.1 水溶性離子

圖4 2021年上半年宿遷市手工采樣PM2.5的比值的時(shí)間變化

圖5 2021年上半年宿遷市手工監(jiān)測(cè)期間SOR和NOR的時(shí)間變化

2.3.2 有機(jī)碳OC和元素碳EC

OC/EC比值在研究碳質(zhì)氣溶膠的主要來源上具有重要作用。EC是燃燒過程所產(chǎn)生，因此EC可以表征燃燒源[14]。據(jù)已有研究[15]，柴油和汽油車的尾氣排放碳質(zhì)組分中OC/EC比值為1.0～4.2，工業(yè)化石燃料燃燒排放為2.5～10.5，生物質(zhì)的燃燒排放為16.8～40.0。

在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，宿遷市OC/EC的均值為3.09，大部分時(shí)段OC/EC比值的波動(dòng)范圍不大，在1.12～6.08之間。2021年1-6月的OC/EC均值分別為2.38、2.23、2.28、3.35、5.29、2.96，除了5月份可能受秸稈焚燒影響外，其他月份總體波動(dòng)范圍不大，說明冬季、春季的碳質(zhì)氣溶膠可能來自工業(yè)污染和機(jī)動(dòng)車尾氣的共同排放。僅4月29日、5月5日的OC/EC比值大于10，這可能有生物質(zhì)燃燒、大氣長(zhǎng)距離傳輸或區(qū)域SOC形成等；而其余時(shí)間OC/EC的比值均穩(wěn)定在6以下，可能主要來自于燃煤和機(jī)動(dòng)車尾氣。

圖6 2021年上半年宿遷市手工監(jiān)測(cè)期間OC/EC比值的時(shí)間變化

5 結(jié)論

(3)通過特征因子分析發(fā)現(xiàn)，觀測(cè)期間移動(dòng)源對(duì)宿遷市NO2和SO2的影響較大，并且SO2和NOx向硫酸鹽和硝酸鹽轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步生成顆粒物。SO2的轉(zhuǎn)化率大于NO2。

(4)宿遷市碳質(zhì)氣溶膠的主要來源包括機(jī)動(dòng)車尾氣和工業(yè)化石燃料燃燒，同時(shí)碳質(zhì)氣溶膠這可能有生物質(zhì)燃燒、大氣長(zhǎng)距離傳輸或區(qū)域SOC形成等。