苏北城市秋冬季节大气细颗粒物污染来源解析研究

许纯领

(江苏省宿迁环境监测中心,江苏 宿迁 223800)

1 引言

近年来，随着宿迁市经济持续高速增长和城市化进程不断加快，大气环境质量问题日趋严重。2013年后空气质量标准和评价体系发生了新的变化[1]，宿迁市加大治理力度，空气质量状况取得明显改善，2019年PM2.5年均浓度为47 μg/m3，比2013年改善36.5%，比2018年改善9.6%，但仍未达到环境空气质量二级标准年均限值，空气质量改善减降乏力特征已初步显现，大气污染攻坚已进入深水区。依据2020年秋季宿迁市国控站点中颗粒物浓度最高的宿迁学院站点数据和单颗粒气溶胶质谱数据，从PM2.5时空分布、成分特征、来源解析等多方面开展污染成因研究，以期为宿迁市大气污染攻坚提供参考依据。

2 数据与方法

2.1 数据来源

环境空气污染物浓度数据来源于宿迁学院国控站点2020年秋季的小时监测数据，气象数据来自于宿迁市气象台和站点气象五参数监测结果，在线源解析数据来自单颗粒气溶胶质谱仪( SPAMS)[2]实时源解析结果。

2.2 分析方法

2.2.1 Pearson系数研究

(1)

2.2.2 硫氧化速率和氮氧化速率

硫氧化速率(SOR)和氮氧化速率(NOR)可用来反映SO2和NOx等气态污染物转化为二次气溶胶的程[4],其值越高,表明气态污染物的氧化程度越高，计算公式[5]分别为:

(2)

(3)

式(2)、(3)中，n指对应成分的物质的量(mol) 。

3 结果与讨论

3.1 PM2.5污染来源解析

利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)[6]，分析了PM2.5实时来源解析，结合本地的能源和产业结构，将宿迁市大气细颗粒物污染来源归结为6类，分别为:燃煤、工业工艺(非燃烧产生的颗粒)、机动车尾气、扬尘、纯二次无机源及其它；二次无机源是指质谱图中只含有硫酸盐、硝酸盐、铵盐等二次离子成分的颗粒物，这类型颗粒可以在一定程度上反映大气二次反应的强度;未包含在上述源类以及未被识别的颗粒物归于其它源[7]。采用EPA PMF 5.0模型进行来源解析，机动车排放是宿迁学院站点周边PM2.5最主要的来源，贡献率为36.67%；其次为燃煤和工业，贡献率分别为20.53%和15.45%；扬尘和二次无机盐也分别贡献了10.29%和11.91%(图1)。

图1 PM2.5污染源贡献

3.2 PM2.5污染过程分析

监测期间宿迁学院站点的PM2.5的浓度范围为9～101 μg/m3，平均浓度为36 μg/m3，出现三次污染过程。

第一次污染过程出现在2020年10月12日10:00～12:00，颗粒物浓度峰值高达72 μg/m3，污染期间主导风向为东风且风速较大，此次颗粒物污染为传输型污染。与其他两次污染过程相比，第一次污染过程中Si元素占有一定比例，实地考察发现站点东边有施工工地，且存在大量未覆盖裸土，说明第一次污染过程中宿迁学院站点PM2.5浓度受到东边扬尘源的严重影响。

图2 2020年10月11～18日污染过程分析

3.3 PM2.5组分特征分析

图3 PM2.5及其重要组分的Pearson相关性分析

图4 NOR、SOR以及浓度时序变化规律

4 结论

(1)2020年10月11～18日监测期间，宿迁学院站点的PM2.5出现三次污染过程。第一次颗粒物污染为传输型污染，站点PM2.5浓度受到东边扬尘源的严重影响。第二次和第三次颗粒物污染均为累积型污染，主要由二次硫酸盐和二次硝酸盐的转化引起。

(2)根据来源解析结果，确定机动车排放是宿迁学院站点周边PM2.5最主要的来源，贡献率为36.67%；其次为燃煤和工业，贡献率分别为20.53%和15.45%；扬尘和二次无机盐也分别贡献了10.29%和11.91%。

(3)建议在秋冬季重污染应急响应期间一是要加强机动车排放管控，二是加强二次无机组分前体物SO2、NOx及NH3排放源的管控，减少本地排放影响。