環(huán)境科學(xué)技術(shù)及資源科學(xué)技術(shù)

2008

李杏茹，王英鋒，郭雪清，等

2008年奧運(yùn)期間北京不同粒徑大氣顆粒物中元素碳和有機(jī)碳的變化特征

李杏茹，王英鋒，郭雪清，等

目的：北京作為2008年奧運(yùn)會(huì)的主辦城市，其空氣質(zhì)量引起了國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。為保證奧運(yùn)期間北京市空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良，北京市在奧運(yùn)期間特別實(shí)施了包括機(jī)動(dòng)車單雙號(hào)限行等空氣質(zhì)量保障措施。本研究的目的：是分析奧運(yùn)期間有機(jī)碳（OC）和元素碳（EC）的粒徑分布、限車措施對(duì)大氣EC和OC的影響，將有助于理解北京空氣污染物的變化特征，以期為今后北京乃至全國(guó)其他城市的空氣污染控制和空氣質(zhì)量改善提供科學(xué)決策依據(jù)。方法：采用安德森撞擊式分級(jí)采樣器采集2008-06-01至2008-09-30不同粒徑的大氣顆粒物樣品，樣品的粒徑范圍分別為＞9.0，9.0～5.8，5.8～4.7，4.7～3.3，3.3～2.1，2.1～1.1，1.1～0.65，0.65～0.43和＜0.43 μm。采集的樣品利用美國(guó)DRI Model 2001熱光反射碳分析儀（Desert Research Institute，美國(guó)）分析了其中的有機(jī)碳（OC）和元素碳（EC）含量。具體分析過(guò)程為：樣品在純氦氣中分4步加熱到550℃，依次為120℃（OC1）、250℃（OC2）、450℃（OC3）及550℃（OC4）；然后在2%氧氣、98%氦氣的環(huán)境中，分3步升溫，依次為550℃（EC1）、700℃（EC2）、800℃（EC3）；每一過(guò)程均氧化含碳物質(zhì)得到CO2，再轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4，用火焰離子檢測(cè)器（FID）測(cè)定含碳量。每10個(gè)樣品中將隨機(jī)抽出1個(gè)進(jìn)行平行分析；每周進(jìn)行2次標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)量。TC（OC+EC）的實(shí)驗(yàn)誤差＜10%，OC和EC的實(shí)驗(yàn)誤差均小于10%?？瞻自囼?yàn)表明，采樣膜沒(méi)有受到污染，空白樣品中EC和OC的濃度低于實(shí)際樣品的1%。結(jié)果：總懸浮顆粒物中EC和OC的平均濃度分別為3.7 μg－3和32.5 μg－3，而在細(xì)粒子中分別為2.7 μg－3和17.7 μg－3，平均有55%和73%的OC和EC富集于粒徑＜2.1 μm的細(xì)粒子中，表明碳?xì)馊苣z是北京大氣細(xì)粒子中的重要組分。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，限車措施能夠有效控制北京大氣中碳質(zhì)氣溶膠的濃度。兩種限行措施相對(duì)于未限行對(duì)OC的削減率分別為23%（黃標(biāo)車限行）和34%（黃標(biāo)車＋單雙號(hào)限行），對(duì)EC的削減率分別為56%（黃標(biāo)車限行）和68%（黃標(biāo)車＋單雙號(hào)限行）。由OC與EC的比值波動(dòng)較大，9個(gè)粒徑段中的平均值依次為4.2，12.0，12.4，10.6，19.0，24.1，22.1，24.6和23.0（粒徑段從小到大），表明細(xì)粒子中的碳質(zhì)氣溶膠主要來(lái)源于汽車尾氣排放和燃煤排放，粗粒子中的含碳物質(zhì)主要來(lái)源于生物質(zhì)燃燒及烹調(diào)過(guò)程。計(jì)算表明，TSP中二次有機(jī)碳占總有機(jī)碳比例的平均值為74%。在PM2.1中的OC與二次水溶性離子表現(xiàn)出較高的相關(guān)性（R2＝0.88），而在＞2.1 μm的粗粒子中二者的相關(guān)性較弱（R2＝0.21）。結(jié)論：OC，EC主要存在于粒徑小于2.1 μm的細(xì)粒子中。限車期間相對(duì)于未限車期間二者的質(zhì)量濃度都有不同程度的下降，表明區(qū)域協(xié)同減排措施能夠有效控制大氣中碳質(zhì)氣溶膠的濃度。細(xì)粒子中的碳質(zhì)主要來(lái)源于汽車尾氣排放和燃煤排放，粗粒子中的含碳物質(zhì)主要來(lái)源于生物質(zhì)燃燒及烹調(diào)等。二次轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)北京大氣碳質(zhì)氣溶膠的貢獻(xiàn)很大，因此應(yīng)加強(qiáng)控制污染物前體物的排放。

來(lái)源出版物：環(huán)境科學(xué), 2011, 32(2): 313-318

入選年份：2015