冬季大氣中PM₁₀和PM_2.5污染特征及形貌研究

張光紅

摘 要：相關(guān)部門在2009年冬季采集了大氣中PM10和PM2.5樣品，并通過(guò)專門的分析軟件--SPss對(duì)其分析。研究分析結(jié)果可以得出，PM10的濃度處于九十微克每立方米到三百八十微克每立方米之間，平均濃度是二百微克每立方米，超出標(biāo)準(zhǔn)值百分之七十一。PM2.5濃度處于五十七微克每立方米到二百三微克每立方米之間，平均濃度是一百三十三微克每立方米，超出標(biāo)準(zhǔn)值百分之八十九。兩者之間的的空間分布是不相同的，但兩者的質(zhì)量濃度是密切相關(guān)的，其公式為：PM2.5=0.7993×PM10-55.984。經(jīng)過(guò)對(duì)顆粒物的形貌研究，將冬季大氣污染的主要成分暫定為燃煤及汽車尾氣。文章以某市為例對(duì)冬季大氣中PM10和PM2.5污染特征及形貌進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：污染特征；PM2.5；形貌研究；PM10

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視生活環(huán)境的質(zhì)量，空氣質(zhì)量則是判斷環(huán)境質(zhì)量的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，因而逐漸受到人們的關(guān)注。而通過(guò)近些年多次的研究發(fā)現(xiàn)，空氣中含有的小顆粒物會(huì)對(duì)人們的健康產(chǎn)生極大的影響，其危害性是粗顆粒物所不能及的。某市是我國(guó)重要的能源生產(chǎn)基地，承擔(dān)省能源生產(chǎn)的重任，因此加強(qiáng)對(duì)該地的PM#和PM2.5污染狀況分析就顯得至關(guān)重要。文章重點(diǎn)研究了冬季大氣中PM10和PM2.5的污染水平、形貌、空間分布等幾個(gè)方面。

1 采樣儀器與方法

1.1 采樣點(diǎn)

以該市的具體特征為依據(jù)，在研究中安排了五個(gè)采集點(diǎn)，一是a地（該市某小學(xué)），采樣高度在十五米左右，草坪地面，位于車輛較少的公路附近；二是b地（該市某中學(xué)），采樣高度在十四米左右，水泥地面，其附近是車輛較多的集貿(mào)市場(chǎng)，其附近還有一個(gè)大型的熱電廠；三是c地（該市某工廠）采樣高度在十二米左右，水泥地面，其附近有兩座煤礦，且車輛較多；四是d地（該市某大型集團(tuán)），高度在九米左右，水泥地面，其附近是車流量較多的公路；五是e地（該市某理工學(xué)校），采樣高度在十七米左右，草坪地面，附近有車倆繁忙的公路。

1.2方法

利用專門的儀器，在六月到十二月間對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行PM2.5及PM10收集，確保所有的濾膜都要進(jìn)行二十四小時(shí)不間斷的采集，將流量控制在八十升每分鐘、四點(diǎn)五升每分鐘。與采樣濾膜不同的是要將供電鏡分析的濾膜的采樣流量控制為每分鐘六升，持續(xù)時(shí)間是五個(gè)小時(shí)。同時(shí)要確保濾膜在采樣前后二十四小時(shí)內(nèi)溫度和濕度處于一個(gè)穩(wěn)定的水平，通常將溫度控制在二十五攝氏度，濕度為百分之五十，然后使用精密電子天枰進(jìn)行重量測(cè)量。此外要嚴(yán)格的對(duì)采樣時(shí)間內(nèi)的風(fēng)力、溫度等進(jìn)行記錄。

濾膜采樣后的質(zhì)量減去采樣前的質(zhì)量所得的結(jié)果和采樣體積的比值就是空氣中顆粒物的質(zhì)量濃度。同時(shí)將研究置于在十千伏的電壓下進(jìn)行，這樣可以把樣品放大三千到一萬(wàn)兩千倍，然后通過(guò)電鏡對(duì)采集的樣品進(jìn)行分析。

2結(jié)果

2.1冬季PM10的污染水平

通過(guò)對(duì)樣品的分析我們可以得出，該地冬季PM10的質(zhì)量濃度處于九十微克每立方米到三百八十微克每立方米之間，平均濃度是二百零微克每立方米。而一百五十微克每立方米是我國(guó)規(guī)定的二級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而二百五十微克每立方米是我國(guó)規(guī)定的三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這就表明該地空氣中PM10的含量大大超過(guò)了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。這就說(shuō)明，該市冬季空氣質(zhì)量嚴(yán)重影響了人們的日常生活。

通過(guò)對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)的樣品的分析，可以得出五個(gè)采集點(diǎn)冬季空氣中PM10的含量從高到低依次是：c地、a地、d地、e地、b地，和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比其均有一定程度的超標(biāo)現(xiàn)象。由于c地正在進(jìn)行城市建設(shè)，施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，在一定程度上會(huì)增加空氣中顆粒物的濃度，而且其附近的煤礦在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒物，冬季由于取暖而燃燒的煤炭量也相對(duì)增加，從而也會(huì)造成空氣中顆粒物的濃度增大的后果。而d地的附近就是車輛川流不息的國(guó)道，其造成的揚(yáng)塵現(xiàn)象會(huì)大大增加空氣中顆粒物的含量；而e地由于其具有較好的綠化效果，而且多是休息區(qū)，因此和其他幾個(gè)采樣點(diǎn)相比，該處空氣中顆粒物的含量比較少。

2.2冬季PM2.5的污染水平

通過(guò)對(duì)樣品的分析我們可以得出，該地冬季PM2.5的質(zhì)量濃度處于五十七微克每立方米到二百三微克每立方米之間，平均濃度是一百三十三微克每立方米，超出標(biāo)準(zhǔn)值百分之八十九，中位數(shù)是一百二十六微克每立方米。現(xiàn)階段，我國(guó)還沒(méi)有制定嚴(yán)格的PM2.5指標(biāo)，根據(jù)分析將六十五微克每立方米最為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)該地的顆粒污染情況進(jìn)行觀察分析。通過(guò)對(duì)二十天采集的樣品的分析，其中有十八天的分析結(jié)果都超過(guò)了六十五微克每立方米最，大大超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值的要求。這就說(shuō)明該地空氣中含有大量的PM2.5，大大降低了空氣質(zhì)量。PM2.5就是細(xì)粒子，其體積比較小，因此會(huì)隨著人們的正常呼吸而進(jìn)入到人體的呼吸道中，由于細(xì)粒子的表面積大、而且還具有很強(qiáng)的吸附性，其體表常伴有毒害物質(zhì)，而且在空氣中存在的時(shí)間也比較的長(zhǎng)，因此其造成的危害也比較大，所以，加強(qiáng)對(duì)該地空氣中PM2.5的治理就顯得尤為重要了。

通過(guò)對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)的樣品的分析，可以得出五個(gè)采集點(diǎn)冬季空氣中PM2.5的含量從高到低依次是：d地、b地、c地、e地、a地，和標(biāo)準(zhǔn)值相比，五個(gè)采集點(diǎn)均有一定程度的超標(biāo)現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究，主要是PM2.5主要是由于煤炭燃燒及機(jī)動(dòng)車尾氣產(chǎn)生的。由于d地本身就是一個(gè)化工企業(yè)，而且地處交通繁華地段，因此煤炭燃燒及汽車尾氣是造成該地空氣中顆粒物含量較高的主要原因。而b地附近有大量的人們居住，冬季用于取暖的煤炭燃燒量較大，而且其附近的車輛也較為密集，因此該處空氣中PM2.5的含量也相對(duì)較大。

2.3微觀形貌分析

由于空氣中顆粒物的來(lái)源較為多樣，因此有效的分析樣品中所包含的單顆粒物是分析污染源的一種有效方式。通過(guò)對(duì)樣品的分析可知其顆粒物主要包含四種類型，一是絮狀煙塵集合體，其組成成分主要為超細(xì)顆粒物；而是圓球狀，其主要特征為體表光滑；三是不規(guī)則礦物；四是包含有煙塵集合體的不規(guī)則礦物。

五個(gè)采集點(diǎn)采集的樣品中全部都包含有濃度不同的四種類型的顆粒物。長(zhǎng)久以來(lái)煙塵集合體都是空氣中顆粒物的分析對(duì)象，針對(duì)城市而言，煙塵集合體主要是由煤炭燃燒及汽車尾氣產(chǎn)生的。通過(guò)對(duì)樣品中顆粒物的形貌研究，可以得出造成冬季空氣中顆粒物含量較大的主要原因是煤炭的大量燃燒及汽車尾氣的排放量過(guò)多，此外揚(yáng)塵也是造成空氣中顆粒物含量過(guò)大的一個(gè)重要因素。

3.結(jié)論

1）該地冬季PM10的質(zhì)量濃度處于九十微克每立方米到三百八十微克每立方米之間，平均濃度是二百零微克每立方米。其含量超出標(biāo)準(zhǔn)值百分之七十一?？諝赓|(zhì)量較低。

2）該地冬季PM2.5的質(zhì)量濃度處于五十七微克每立方米到二百三微克每立方米之間，平均濃度是一百三十三微克每立方米，超出標(biāo)準(zhǔn)值百分之八十九。

3）PM2.5及之間PM10之間有著密切的關(guān)系，公式PM2.5=0.7993×PM10-55.984，表明他們的來(lái)源相近或相同。

4）通過(guò)對(duì)對(duì)樣品中顆粒物的形貌研究，可以得出造成冬季空氣中顆粒物含量較大的主要原因是煤炭的大量燃燒及機(jī)動(dòng)車尾氣排放量過(guò)多。

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