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大气PM2.5是造成城市大气能见度下降和居民呼吸道慢性病增加的主要因素之一,在化学组成的基础上建立适合本地区的大气PM2.5源解析模型,是制定科学有效减排措施的关键。本研究在福建省厦门(洪文站)、泉州(环保局)、莆田(秀屿区政府)和福州(紫阳观测站)设置采样站点,于2011年10月、2011年11月、2012年1月、2012年4月和2012年7月进行采样,并对样品中的水溶性离子、碳成分和无机元素进行分析,并结合本地区源排放PM2.5的组成特征,采用因子分析(FA)和受体模型(CMB、PMF)等手段对大气PM2.5的污染来源进行了解析,主要获得如下结论:
1.厦门、泉州、莆田和福州四个站点PM2.5浓度年均值分别为49.93μg/m3、53.18μg/m3、48.77μg/m3和54.56μg/m3,季节变化规律为春季>冬季>秋季>夏季。
2.四个采样点PM2.5二次离子(NO3-、SO42-、NH4+)的浓度分别为21.07μg/m3、22.70μg/m3、21.83μg/m3和21.64μg/m3,占PM2.5百分比平均为47.76%、46.35%、49.53%和42.77%,四个站点二次离子NO3-/SO42-比值分别为0.45、0.46、0.51和0.48,表明福建地区主要是煤烟型污染地区。四个采样点阴阳离子当量比值均高于1。四个站点总的元素浓度年平均值分别为6.10μg/m3、6.60μg/m3、5.71μg/m3和6.16μg/m3,占PM2.5的百分比为12.21%、12.40%、11.71%和11.30%,富集因子显示K、Ca、Na、Mg、Al、Fe、Ti等元素主要是地壳来源。四个站点年均PM2.5中OC的质量浓度分别为8.89μg/m3、9.75μg/m3、7.43μg/m3和10.74μg/m3,EC的年平均质量浓度分别为1.19μg/m3、1.39μg/m3、0.99μg/m3和1.80μg/m3,OC、EC质量浓度的相关系数R2在0.37~0.45之间,表明全年PM2.5中OC、EC质量浓度的存在一定相关,从不同季节OC、EC的相关性来看,表现出冬季和夏季相关性低于秋季和春季。
3.质量平衡结果表明,四个采样点七个主要成分(土壤尘、微量元素、EC、OM、NO3-、SO42-和NH4+)所占总的PM2.5质量百分比为84.74%、85.67%、79.32%、83.28%。其中含量最高的成分均为有机物,贡献分别为28.28%、29.34%、24.31%和31.51%,二次离子占比分别为43.57%、42.67%、44.76%和39.67%,四个站点不同季节解析百分比分别为秋季(89.42%~114.79%),冬季(94.28%~107.62%),春季(67.32%~76.11%),夏季(63.27%~80.24%)。因子分析结果显示主要包含二次颗粒物、汽车尾气、生物质燃烧、重油排放、土壤及建筑尘、燃煤及海盐六大因子。
4.CMB模型解析结果显示,四个站点中二次颗粒为首要的污染物,贡献分别为42.69%、42.39%、40.06%和32.77%,汽车尾气贡献分别为13.28%、10.03%、13.09%和22.76%,木材燃烧贡献分别为15.25%、17.64%、18.69%和17.03%,土壤尘贡献分别为10.69%、12.75%、4.40%和2.25%,CMB模型解析结果也存在明显的季节差异,总的解析百分比来看秋季(103.42%~112.05%),冬季(97.27%~109.17%),春季(71.56%~78.02%),夏季(80.40%~91.30%)。木材燃烧源表现出明显的秋冬季高于春夏季,重油燃烧表现出明显的夏季高于其他季节,汽车尾气尘表现出秋季和夏季高于冬季和春季,二次硫酸盐和二次硝酸盐在冬季最高,夏季最低。
5.PMF模型解析结果显示,解析出来的六个因子分别为二次颗粒、生物质燃烧、土壤及建筑尘、重油燃烧、汽车尾气以及燃煤尘。二次颗粒是主要的污染物,贡献分别为55.96%、38.07%、40.67%和32.88%。汽车尾气贡献分别为18.04%、6.16%、2.86%和12.50%,木材燃烧贡献分别为6.55%、19.05%、20.68%和20.42%,土壤尘贡献分别为10.74%、12.32%、16.98%和14.30%,季节变化显示,从泉州采样点来看,二次颗粒的分配比例在冬季和春季高于秋季和夏季,土壤尘在4月份初期贡献明显高于其他时间,说明该时段土壤扬尘贡献较高,重油燃烧在夏季7月份显著高于其他月份,燃煤尘在秋季显著高于其他季节。