漯河市大气颗粒物污染特征及来源解析

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近年来,随着我国经济的高速发展,部分城市持续出现大范围的重污染天气。以轻工业为主的部分城市,颗粒物污染也已成为重要的环境问题,然而对这类城市颗粒物污染特征的研究非常有限。为此,本研究以漯河市为研究对象,于2017年5月—2018年2月期间在漯河市建成区3个采样点(水利局、市委党校、三五一五工厂)开展各季节PM2.5和PM10滤膜采集,分析其质量浓度及化学组分(碳组分、水溶性离子和元素),并利用CMB模型进行来源解析。该研究可为掌握该类城市大气颗粒物污染特性,进而为大气污染防控提供科学支撑。(1)漯河市颗粒物浓度呈现出秋冬季高于春夏季的特征。采样期间,漯河市PM2.5和PM10的平均浓度分别为72.20μg/m3、126.40μg/m3,各季节PM2.5的浓度变化为秋季(96.70μg/m3)>冬季(95.96μg/m3)>春季(50.52μg/m3)>夏季(38.41μg/m3)。各季节PM10的浓度变化为秋季(166.32μg/m3)>冬季(163.02μg/m3)>春季(104.35μg/m3)>夏季(61.02μg/m3),PM2.5与PM10在春、夏、秋和冬四季的比值分别为0.50、0.61、0.56和0.57。漯河市PM10和PM2.5在秋冬季共出现3次重污染过程,不利的气象条件是造成重污染的重要因素。相关性分析表明,PM2.5和PM10与SO2、NO2和CO显著正相关(P<0.01),表明这些污染物可能来自于相同污染源。(2)分析获得各季节PM2.5和PM10的化学成分特征。采样期间PM2.5和PM10中总碳的质量浓度分别为15.48μg/m3、21.71μg/m3,占颗粒物的百分比分别为21.38%、17.16%。两种颗粒物中OC与EC在夏季的相关性最差,表明夏季OC和EC的来源差异性大。PM2.5和PM10中总无机水溶性离子的年均值为34.76μg/m3和46.40μg/m3,分别占颗粒物的46.72%和35.67%,冬季最高,夏季最低,阴阳离子平衡计算表明PM2.5和PM10均呈碱性。PM2.5和PM10中的元素组分之和为6.41μg/m3和18.49μg/m3,分别占颗粒物的8.88%和14.62%,秋季最高,夏季最低。质量重构后质量PM2.5和PM10约占实际质量的83%和77%,主要的化合物均为MIN、OM、硫酸盐和硝酸盐,OM和硝酸盐在秋冬季较高。(3)基于本地化源谱,利用CMB模型计算获得漯河市PM2.5和PM10来源解析结果。PM2.5的主要来源为机动车、扬尘源、工业源和农牧源,对PM2.5的分担率分别为36.48%、10.36%、9.45%和9.28%;PM10的主要来源为扬尘源、机动车、工业源和农牧源,对PM10的分担率分别为33.18%、26.48%、6.86%和6.75%。比较各季节源解析结果可知,扬尘源在春季对颗粒物贡献最大,机动车尾气尘在夏季贡献最大,二次颗粒物在秋季和冬季贡献最大。由上述研究可知,扬尘源、机动车尾气源、工业及农牧源是大气颗粒物污染防控的重点。
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