關于萍鄉(xiāng)市大氣細顆粒物組分分析及來源解析

徐 潔，閆喜鳳

(1.江西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，南昌 330077；2.東華理工大學，南昌 330013)

PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于2.5 μm的顆粒物[1，2]，其成分復雜，能夠較長時間懸浮于大氣當中，不僅對空氣質量和能見度產(chǎn)生較大的影響，還會對人體健康造成危害[3，4]，因而受到各級政府和廣大學者的關注。

萍鄉(xiāng)市以丘陵地貌為主，山地、丘陵和盆地錯綜分布，地貌較為復雜[5]。全市整個地勢南北高，中部略低，為馬鞍形；區(qū)域內(nèi)風速較小，靜風頻次偏高，不利于大氣水平擴散，遇不利天氣，污染物易于累積造成大氣污染。2015-2020年，萍鄉(xiāng)市PM2.5年均濃度逐年降低，但由于缺乏本地化的細顆粒物成分譜，導致對細顆粒物的精準科學管控仍面臨一定的壓力。該研究通過在江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電公司點位進行PM2.5的解析工作，探討大氣細顆粒物的污染成因與時序變化，以期為萍鄉(xiāng)市細顆粒物的管控提供數(shù)據(jù)支持與科學依據(jù)。

1 樣品監(jiān)測分析和解析方法

1.1 樣品監(jiān)測

本研究監(jiān)測設備為大氣顆粒物組分監(jiān)測車，具體監(jiān)測儀器包括Sunset Laboratory半連續(xù)OC/EC分析儀、瑞士萬通在線離子色譜分析儀、Xat 6000型大氣重金屬監(jiān)測儀。

選取監(jiān)測點位位于省電力公司萍鄉(xiāng)供電公司，屬于城市中心區(qū)，距離中醫(yī)院國控監(jiān)測站點東200米；監(jiān)測時間為2021年1月19日-1月27日。

1.2 化學成分分析和質控方法

1.3 解析方法

解析方法為數(shù)學算法[6]采用美國環(huán)保署發(fā)布的 PMF模型[7]，對模型的輸入資料進行檢驗，從110個樣品中篩選出108個有效樣品參與模型計算[8]。參與計算的樣品數(shù)超過最小樣品數(shù)45個，符合有效計算的要求[9]。模型輸入的樣品資料具體包括26種化學組分、PM2.5質量濃度和各組分的不確定性資料。對SO2、NO2、CO、PM2.5和PM2.5-10(粗顆粒物)共6項污染因子進行百分比成分譜化，計算標準化特征譜。

2 結果與討論

2.1 質控檢驗結果

2.2 監(jiān)測時段環(huán)境空氣質量

2021年截至1月27日，萍鄉(xiāng)市綜合指數(shù)6.51，六項參數(shù)(PM10、PM2.5、CO、SO2、NO2、O3)濃度分別為121 μg/m3、79 μg/m3、1.6 μg/m3、22 μg/m3、42 μg/m3、52 μg/m3。

2.2.1 監(jiān)測時段PM2.5化學組成特征分析

1月19日至27日，中醫(yī)院國控點位擴散條件一般，多個時間段出現(xiàn)以PM2.5為首要污染物的輕、中度污染天氣，其中23日9時AQI高達205，屬重度污染，PM2.5濃度155 μg/m3。圖1可知，PM2.5高值主要受硝酸鹽、硫酸鹽的增長影響，部分時段OC的增長影響顯著。

圖1 污染物時序分布

1月20日19時至20時，23日19時至21時等短時污染時段，受OC組分的影響較大，硝酸鹽和硫酸鹽組分未出現(xiàn)明顯增長，同時氣態(tài)物NOX同步升高，一次源影響顯著，判斷主要受移動源(機動車尾氣)影響。

1月21日10時至23日14時，26日5時至27日4時污染時段，受硝酸鹽和硫酸鹽的影響較大，二次源影響顯著。其中23日9時重度污染時段，氣態(tài)物NOX和SO2均出現(xiàn)明顯升高，OC小幅度上升，判斷受一次源如固定燃燒源的污染疊加影響。

2.2.2 監(jiān)測時段PM2.5來源解析

本研究通過PMF模型多次運行程序，試驗不同因子參數(shù)和不確定性參數(shù)，尋找最小目標函數(shù)值，同時觀察殘差矩陣值，最終得到 7類因子的貢獻率和成分譜，如圖2。

圖2 污染源物種濃度占該物種的百分比

因子1為揚塵來源，該源中有大量的地殼成分，如Si、Ca、Fe等，是揚塵污染的典型示蹤元素[10]。

因子2為金屬工業(yè)源，該源中Zn、Mn、Fe等具有較高占比，是金屬工業(yè)污染的典型示蹤元素。

因子3為工藝過程源，水溶性離子占比較低，Se、As、Fe、Mn、Cu等元素具有相對較高占比，符合冶金等工藝過程典型污染特征[11]。

因子7的化學組分沒有表現(xiàn)出明顯的指示性特征，故被定義為其它來源。

本次研究監(jiān)測點位源解析結果表明，本地二次氣溶膠生成貢獻為49.3%，一次排放源貢獻占比為50.7%。一次排放源中，工業(yè)相關源(工藝過程、固定燃燒源和金屬工業(yè))和移動源為主要貢獻源，占比分別為23.8%和15.5%；揚塵源占比為7.0%；此外，還存在4.4%的其他污染源(農(nóng)業(yè)源、生活源等)。

3 結論

(1)組分監(jiān)測車萍鄉(xiāng)市監(jiān)測期間數(shù)據(jù)質控檢驗結果滿足質控要求。

圖3 PM2.5污染源貢獻率

源解析研究結果表明，本地二次氣溶膠生成貢獻為49.3%，一次排放源貢獻占比為50.7%。一次排放源中，工業(yè)相關源和移動源為主要貢獻源，占比分別為23.8%和15.5%；揚塵源占比為7.0%；此外，還存在4.4%的其他污染源(農(nóng)業(yè)源、生活源等)。其中，工業(yè)相關污染源中固定燃燒源(燃煤、燃氣等)占比最大，為10.7%，其次為工藝過程源(機械制造、焦化、石化、煙花生產(chǎn)等)占比為10.1%，金屬工業(yè)(金屬鍛造、冶煉等)占比最少，為3.0%。