大氣污染面臨的挑戰(zhàn)及對(duì)策的研究

（南平市邵武環(huán)境監(jiān)測(cè)站，福建 南平 354000）

1 引言

邵武市位于北緯26o55′～27o35′，東經(jīng)117o2′～117o52′之間，地處福建省西北部，屬于中亞熱帶東南季風(fēng)氣候，風(fēng)向的季節(jié)性轉(zhuǎn)換比較明顯，全年50%以上的時(shí)間為靜風(fēng)，相對(duì)濕度為50%～83%。多年平均氣溫為17.5℃，邵武市屬于多霧山區(qū)，全年平均有118.6 d出現(xiàn)霧天。在秋冬季節(jié)，邵武市存在逆溫現(xiàn)象，不利于城區(qū)大氣污染物的水平和垂直擴(kuò)散。大氣污染已經(jīng)成為邵武市的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。水溶性離子是大氣顆粒物的主要組分之一[1]。在大氣顆粒物中，水溶性離子含量有可能達(dá)到其總濃度的40%～60%，該濃度可以隨著當(dāng)?shù)貧庀髼l件、季節(jié)變換及污染擴(kuò)散強(qiáng)度的改變而發(fā)生一定的改變。然而，大氣顆粒物（PM10和PM2.5）中水溶性物種都具有親水性，并能促使云凝結(jié)核的產(chǎn)生，從而對(duì)氣候變化產(chǎn)生影響[2]。同時(shí)，水溶性組分容易在不經(jīng)意間被人體吸收，并對(duì)人體造成一定的傷害。為此，該研究通過(guò)對(duì)邵武市2018年3月～2019年2月各季節(jié)的PM10和PM2.5進(jìn)行采樣分析，研究水溶性離子特征，進(jìn)一步為邵武市大氣污染防治措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

選擇邵武市3個(gè)環(huán)境空氣自動(dòng)站作為采樣點(diǎn)，分別為邵武市環(huán)境保護(hù)局、市委黨校和閩北地質(zhì)大隊(duì)。這3個(gè)采樣點(diǎn)在邵武市呈三角形分布，代表了邵武市城區(qū)的顆粒物污染濃度水平（見圖1）。

采樣時(shí)間：2018 年3～5 月（春季），共計(jì)92 d；6～8月（夏季），共計(jì)92 d；9～11月（秋季），共計(jì)91 d；2018年12月～2019年2月（冬季），共計(jì)90 d。同步開展PM10和PM2.5樣品采樣，每天采樣時(shí)間為1∶00～翌日0∶00，采樣時(shí)長(zhǎng)為23 h。

采樣儀器為賽默飛世爾科技公司（熱電）生產(chǎn)的FH62C14型和5030SHARP型環(huán)境空氣顆粒物采樣器。流量設(shè)定為16.67 L/min。

2.2 分析方法

取下監(jiān)測(cè)儀器中的紙帶，并逐個(gè)剪取位于采樣紙帶上面的樣品點(diǎn)，把所有樣品分時(shí)間點(diǎn)放入50 ml聚乙烯瓶中，之后在每個(gè)瓶子中加入10 ml的超純水，然后放入超聲波清洗器中，設(shè)定水溫度為10℃，功率設(shè)置為60%下超聲波震蕩1 h，將其取出后，再放入水浴恒溫振蕩器中室溫震蕩1 h?？瞻准垘Ш驮噭┛瞻鬃鱿嗤幚?。

將其取出過(guò)濾后，再次裝入聚乙烯瓶中，用針管注射器進(jìn)行樣品過(guò)濾，采用濾孔為0.22 μm的濾頭。然后保存在4℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，直至上機(jī)測(cè)試。利用DIONEX ICS-1500型離子色譜（雙系統(tǒng)+自動(dòng)進(jìn)樣器+淋洗液發(fā)生器），陰離子柱型號(hào)為AS23 4×250 mm分離柱進(jìn)行梯度檢測(cè)，淋洗液為1～30 mol/L的KOH；陽(yáng)離子柱型號(hào)為CS12A 4×250 mm分離柱進(jìn)行等度檢測(cè)，淋洗液為3%的甲磺酸溶液。根據(jù)不同的出峰時(shí)間進(jìn)行定性分析，再用峰面積進(jìn)行定量分析。分析測(cè)定F-、Cl-、NO3-、S042-四種陰離子濃度和Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+五種陽(yáng)離子濃度，使用的各個(gè)離子標(biāo)準(zhǔn)曲線R2均為0.999以上。

3 結(jié)果與討論

3.1 邵武市大氣顆粒物濃度情況

圖2為邵武市采樣期間p（PM10）和p（PM2.5）的日均值變化情況。從圖2可見，p（PM10）和p（PM2.5）變化趨勢(shì)基本一致。在采樣期間，邵武市p（PM10）和p（PM2.5）日均值分別為（6～104 μg/m3）和（4～70 μg/m3）。從季節(jié)性特點(diǎn)來(lái)看：p（PM10）由高到低的順序?yàn)槎荆?5 μg/m3）＞春季（46 μg/m3）＞秋季（42 μg/m3）＞夏季（34 μg/m3）；p（PM2.5）由高到低的順序?yàn)槎荆?3 μg/m3）＞春季（29 μg/m3）＞秋季（27 μg/m3）＞夏季（22 μg/m3）。采樣期間，邵武市p（PM10）和p（PM2.5）的日均值在春、夏、秋、冬四季均未超過(guò)GB3095-2012二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值[p（PM10）為150 μg/m3，p（PM2.5）為75 μg/m3]。但春、秋、冬三季的日均值均超過(guò)GB3095-2012二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，表明邵武市春、秋、冬三季大氣污染較為嚴(yán)重。春季居民過(guò)春節(jié)燃放煙花炮竹，秋季大量燃燒秸稈，冬季逆溫強(qiáng)度及逆溫層厚度大，這都會(huì)阻礙污染物稀釋擴(kuò)散從而造成冬季大氣污染嚴(yán)重。采樣期間，顆粒物質(zhì)量濃度會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，這可能與當(dāng)天的氣象條件有關(guān)。當(dāng)相對(duì)濕度較大、風(fēng)速較小時(shí)，這些氣象因素不利于污染物擴(kuò)散，會(huì)導(dǎo)致污染物質(zhì)量濃度會(huì)突然升高，如2018年3月1日、10月12日和2018年11月26日；當(dāng)相對(duì)濕度較小、風(fēng)速較大時(shí)，污染物質(zhì)量濃度會(huì)突然下降，如2018年5月1日、11月25日和2018年2月5日。

各季節(jié)PM2.5/PM10的占比情況見圖2，采樣期間PM2.5/PM10年均值為0.62；春季PM2.5/PM10在0.58～0.62，平均值為0.61；夏季PM2.5/PM10在0.57～0.64，平均值為0.62；秋季PM2.5/PM10在0.60～0.65，平均值為0.63；冬季PM2.5/PM10在0.55～0.63，平均值為0.62。由此得知，邵武市大顆粒污染物以PM2.5為主。因此，控制細(xì)顆粒物排放是降低大氣顆粒物污染的有效途徑。在秋冬季，PM2.5/PM10比例較高，可能是由于秋季干旱、農(nóng)田燃燒秸稈以及空氣擴(kuò)散條件差引起的。PM2.5/PM10的比例較穩(wěn)定，說(shuō)明PM2.5已成為邵武市主要的污染來(lái)源。近幾年，工業(yè)企業(yè)發(fā)展及城區(qū)開發(fā)建設(shè)，使得細(xì)顆粒物逐漸成為邵武市大氣污染中的首要污染物。

3.2 邵武市水溶性離子特征分析

PM10和PM2.5中水溶性陰陽(yáng)離子濃度及占比見表1。從表1可以看出：邵武市空氣中PM10的水溶性離子年均濃度從大到小順序?yàn)椋篠O42-＞NO3-＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Cl-＞F-＞Mg2+；水溶離子在PM2.5中的年平均濃度由大到小依次為SO42-＞NO3-＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Cl-＞F-＞Mg2+；從表 1可以看出，顆粒物水溶性離子濃度大小順序是一致的，說(shuō)明顆粒物中污染物成分一致。在9種水溶性離子中PM2.5/PM10占比從大到小排序?yàn)椋篘O3-＞NH4+＞Ca2+＞SO42-＞Cl-＞Mg2+＞Na+＞K+。

表1 PM10和PM2.5中水溶性陰陽(yáng)離子濃度及占比

因此可以看出硫酸根、硝酸根、鈣離子含量較大，分別為：2.483 mg/L、1.036 mg/L，0.808 mg/L。這說(shuō)明邵武市大氣顆粒物（PM10和PM2.5）來(lái)源主要是：煤煙塵、機(jī)動(dòng)車尾氣排放塵、企業(yè)生物質(zhì)燃燒塵和建筑揚(yáng)塵。其中，在水溶性離子PM2.5/PM10占比中可以看出：NO3-、NH4+、Ca2+占比分別為86.78%、78.25%、63.61%。結(jié)合邵武市當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，這可能與邵武市硝銨企業(yè)排放、竹制品企業(yè)燃燒生物質(zhì)原料和汽車尾氣排放有關(guān)。燃煤排放的煤煙塵是中國(guó)城市顆粒物污染的重要來(lái)源[3]。然而，邵武市硫酸鹽的占比小于硝酸鹽的占比，主要因?yàn)樯畚涫凶鳛槌菂^(qū)的重要點(diǎn)位，周邊工業(yè)企業(yè)燃燒生物質(zhì)燃料比較多，燃煤相對(duì)較少，相應(yīng)排放量就較低。

3.3 結(jié)合數(shù)據(jù)分析大氣污染來(lái)源與制定對(duì)策

3.3.1 大氣污染的來(lái)源

春季：春節(jié)期間燃放煙花爆竹，城市空氣質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)不同程度的持續(xù)數(shù)小時(shí)的污染現(xiàn)象，但城市日均值以優(yōu)良為主。夏季：邵武市城區(qū)建筑施工、道路揚(yáng)塵、城區(qū)周邊竹木加工企業(yè)排放煙氣，這會(huì)導(dǎo)致顆粒物含量升高。秋季：林業(yè)部門燒山，農(nóng)田、菜地及山坳處露天焚燒秸稈、樹葉和垃圾等廢棄物，向區(qū)域的上空排放煙霧，這都會(huì)對(duì)顆粒物造成較大影響[4]。冬季：受外來(lái)污染源的影響，秋冬季節(jié)北霾南下，污染物遷移傳輸至邵武市。同時(shí)，全年受城區(qū)上風(fēng)向的工業(yè)企業(yè)的影響，比如說(shuō)水北鎮(zhèn)養(yǎng)馬洲工業(yè)園區(qū)、綜合農(nóng)場(chǎng)、通泰街道辦林業(yè)開發(fā)區(qū)、城郊鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、下沙工業(yè)園區(qū)等，它們的鍋爐煙氣排放對(duì)顆粒物含量升高也有一定的影響[5]。

3.3.2 對(duì)策

（1）對(duì)企業(yè)鍋爐進(jìn)行專項(xiàng)整治，同時(shí)對(duì)煙粉塵排放量大的工業(yè)源污染企業(yè)進(jìn)行綜合治理，并對(duì)無(wú)組織排放的企業(yè)進(jìn)行全過(guò)程排查和深度治理。

（2）做好春節(jié)期間煙花爆竹燃放管控，確保不能嚴(yán)重影響環(huán)境空氣顆粒物濃度。

（3）在夏收、秋收等重點(diǎn)時(shí)節(jié)，著重開展秸稈焚燒的日常執(zhí)法檢查，督促各級(jí)網(wǎng)格員履行監(jiān)管職責(zé)，及時(shí)制止并依法查處焚燒秸稈的行為。

（4）明確企業(yè)治污主體責(zé)任，并推動(dòng)建立健全建筑和道路施工工地?fù)P塵監(jiān)控監(jiān)管機(jī)制。

4 結(jié)語(yǔ)

邵武市大氣污染中大氣顆粒物（PM10和PM2.5）濃度大小順序依次為：冬季＞春季＞秋季＞夏季；

全年中PM2.5/PM10的比例為0.62。PM2.5占比較高，受近幾年工業(yè)企業(yè)發(fā)展和城區(qū)開發(fā)建設(shè)的影響，PM2.5已成為邵武市大氣污染中的首要污染物。

邵武市大氣顆粒物（PM10和PM2.5）經(jīng)過(guò)水溶性處理后，水溶性離子濃度測(cè)定的大小順序?yàn)椋篠O42-＞NO3-＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Cl-＞F-＞Mg2+；

硫酸根、硝酸根、鈣離子含量較大，說(shuō)明邵武市大氣顆粒物來(lái)源（PM10和PM2.5）主要是：煤煙塵、機(jī)動(dòng)車尾氣排放塵、企業(yè)生物質(zhì)燃燒塵和建筑揚(yáng)塵。其中，從水溶性離子PM2.5/PM10占比看出：NO3-、NH4+、Ca2+占分別為86.78%、78.25%、63.61%，可以看出所對(duì)應(yīng)大氣污染物為二次無(wú)機(jī)硝銨鹽。

大氣污染的治理方向應(yīng)該由政府引導(dǎo)，企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行。建立監(jiān)測(cè)和預(yù)警體制，控制污染物排放的源頭，減少排放，優(yōu)化能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)合。