济南市PM2.5化学组分及污染特征分析

为探讨济南市大气PM_(2.5)主要化学组分和污染特征,2017年在济南市开展了PM_(2.5)样品采集工作,分析了PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性离子浓度水平。结果表明:采样期间济南市PM_(2.5)中OC、EC年均质量浓度分别为9.10、2.68μg/m~3,全年OC与EC质量浓度的比值为3.4,二次有机碳污染严重;OC、EC季节分布特征明显,均为冬季浓度最高,且秋、冬季两者相关系数较高,表明秋季和冬季OC、EC来源较为一致。NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+年均质量浓度之和为34.29μg/m~3,占水溶性离子总量的88.9%,是济南市PM_(2.5)中最重要的组分;各水溶性离子浓度具有明显的季节变化特征,NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-和K~+均冬季浓度最高,而Ca~(2+)春季浓度最高;PM_(2.5)中NO_3~-与SO_4~(2-)质量浓度的比值为1.10,说明相比于固定污染源,移动污染源对济南市PM_(2.5)影响更大。     

天津冬季PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征研究

2015年12月3—21日对天津冬季 PM2.5进行了采样分析,重点分析了 Na~+、Mg~(2+)、NH_4~+ 、Ca~(2+)、K~+、Cl~-、SO_4~(2-) 、NO_3~-8种水溶性无机离子,结合风速、相对湿度、温度等气象资料,并利用主成分分析对水溶性无机离子来源进行了解析。结果表明,风速小、气温高和相对湿度大的天气条件以及冬季燃煤的人为原因是引起霾天的重要原因。采样期间PM_(2.5)平均质量浓度为104.22μg/m~3。霾天中,轻微霾天、轻度霾天、中度霾天、重度霾天的PM_(2.5)中总离子平均质量浓度分别为27.63、26.89、105.03、143.92μg/m~3,远高于非霾天的15.43μg/m~3。SO_4~(2-)是水溶性无机离子中含量最高的离子,约占总离子的1/3,SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-和NH_4~+浓度之和占总离子的90%以上。随着霾程度加重,NH_4NO_3占比增加,(NH_4)_2SO_4占比减少。水溶性无机离子主要来源于海盐粒子、生物质燃烧、机动车尾气排放和燃煤等。     

西宁取暖季PM2.5水溶性离子的污染特征研究

于2017年1—5月(取暖季)在西宁市区、郊区、农村设置采样点采集PM_(2.5)样品,利用离子色谱法测定PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度。结果表明:取暖季西宁大气PM_(2.5)日均质量浓度为(55.98±52.66)μg/m~3,呈现明显的市区郊区农村的浓度变化特征。PM_(2.5)中水溶性离子质量浓度之和占PM_(2.5)质量浓度的36.3%,水溶性离子平均浓度大小为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Na~+Cl~-C_2O_4~(2-)Ca~(2+)F~-K~+Mg~(2+);取暖季西宁大气硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别为0.21、0.13,表明SO_4~(2-)、NO_3~-主要由二次转化形成,PM_(2.5)中NO_3~-/SO_4~(2-)(质量浓度比)为0.75,阳离子与阴离子电荷摩尔数比值为0.89,表明燃煤是PM_(2.5)主要贡献源,颗粒物总体呈酸性。后向轨迹分析表明,重污染期间西宁PM_(2.5)及其中水溶性离子的浓度变化不仅受本地污染源的影响,也受外来气团输送的影响。     

焦作市冬季PM2.5中水溶性离子组成特征及来源解析

为探讨焦作市冬季PM_(2.5)中水溶性离子特征及其来源,于2017年12月至2018年2月在焦作市区连续采集大气颗粒物PM_(2.5)样品,测定其中9种水溶性离子浓度。结果表明,焦作市冬季PM_(2.5)质量浓度为(99.11±73.26)μg/m~3,总水溶性离子质量浓度为(66.88±48.68)μg/m~3,其中NO_3~-、SO_4~(2-)、NH4_+是水溶性离子的主要成分,3者合计占总水溶性离子的81.5%(质量分数)。与清洁天相比,污染天NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+在PM_(2.5)中的占比显著增加,表明人为活动排放的二次污染物是焦作市冬季污染天PM_(2.5)的主要贡献成分;随着相对湿度的增加,大气中存在明显的气溶胶二次转化过程;焦作市大气PM_(2.5)移动源贡献大于固定源。焦作市PM_(2.5)中水溶性离子在清洁天主要受工业和生物质燃烧影响,而在污染天主要受气态污染物二次转化影响;后向轨迹聚类显示,采样期间焦作市主要受京津冀地区、西北地区气团影响。     

西安城郊PM_(10)和PM_(2.5)化学组分特征研究——以户县草堂寺为例

为研究西安城郊农村大气PM_(10)和PM_(2.5)中主要化学组分特征,于2014年12月至2015年10月在西安户县草堂寺采集颗粒物样品,分析了每组样品中的16种无机元素、8种水溶性离子、有机碳(OC)和元素碳(EC),对颗粒物和化学组分的浓度水平、时间变化特征进行了讨论。结果表明:(1)PM_(2.5)、PM_(10)年平均值分别为(79.78±59.12)、(118.09±79.27)μg/m~3。(2)PM_(2.5)及PM10中地壳元素浓度总体表现为春季高、秋季低;微量元素浓度表现为冬季高、夏季低。(3)PM_(2.5)和PM_(10)中SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-浓度总体表现为冬季秋季春季夏季。(4)冬、春季OC、EC明显高于夏、秋季;由OC/EC的最小值估算得到PM_(2.5)、PM_(10)中二次有机碳(SOC)年平均值分别为(7.90±8.89)、(8.55±8.50)μg/m~3,冬、春季SOC明显高于夏、秋季;秋、冬季OC、EC相关性较强,而春、夏季较弱。     

重庆城区PM_(2.5)化学组分特征及季节变化

2014年7月—2015年5月典型季节期间在重庆城区选择典型站点开展PM_(2.5)样品采集,并测量质量浓度,分析样品中水溶性离子、无机元素、OC和EC等组分,在此基础上对组分化学组成进行了质量重构。结果表明:观测期间PM_(2.5)年均值为76.4μg·m~(-3),浓度季节变化为冬季秋季春季夏季;组分方面,以二次转化为主的SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和OC是PM_(2.5)组分中最主要成分,OC/EC比值4个季度均大于2,表明城区二次有机碳生成显著;硫氧化率(SOR)分析,气态污染物SO_2的二次转化效率较高,大气存在明显的二次转化过程。PM_(2.5)质量重构后主要组成为有机气溶胶(OM)、二次无机离子(SNA)和矿物尘,重庆城区应协同控制一次排放的颗粒物和气态污染物SO_2和NO_x,从而控制二次组分浓度。     

天津市PM 2.5水溶性无机离子污染特征与来源分析

比较了天津市雾霾天和非雾霾天PM_(2.5)中水溶性无机离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、NH_4~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、K~+)的污染特征,并对其来源进行分析。结果表明:(1)非雾霾天PM_(2.5)日均质量浓度为35～60μg/m~3,均值为43μg/m~3,雾霾天PM_(2.5)日均质量浓度为120～332μg/m~3,均值为242μg/m~3;雾霾天水溶性无机离子浓度均高于非雾霾天。(2)非雾霾天SO_4~(2-)主要来自大气中燃煤源的SO_2二次转化,NO_3~-主要来自一次污染源,雾霾天SO_4~(2-)、NO_3~-主要来自大气中燃煤源的SO_2、NO_2二次转化;非雾霾天NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在,雾霾天NH_4~+主要以NH_4NO_3和NH_4HSO_4的形式存在;Na~+、K~+、Cl~-除了海盐来源外,煤和生物质的燃烧及其二次转化是主要贡献源;Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自建筑扬尘源和土壤扬尘源。(3)风速和相对湿度是雾霾天SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+浓度变化的重要原因。     

邯郸市PM_(2.5)及其化学组分的季节性变化

利用2013年邯郸市4个大气环境监测站连续1年的在线监测数据,并结合离线采样成分数据,对比分析了不同季节大气中PM_(2.5)及其主要成分的浓度水平和污染特征。结果表明,PM_(2.5)和PM10四季均存在不同程度的超标现象;污染物在4个站点之间的空间差异不太显著,邯郸市的污染为区域性污染。PM_(2.5)中水溶性无机离子和碳组分的季节变化均较为明显。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+三者浓度之和占PM_(2.5)浓度的39.8%,占PM_(2.5)中总水溶性无机离子浓度的86.2%;四季均存在较强的光化学反应,但硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)呈现出不同的季节变化规律,与SO2-4和NO_3~-的来源和去除机制明显不同有关。秋、冬季有机碳(OC)和元素碳(EC)污染较为严重,总碳气溶胶(TCA)浓度分别占PM_(2.5)质量浓度的24.0%和32.9%;研究显示高浓度的OC较多来源于二次有机碳(SOC),高浓度碳易发生二次污染。进一步对PM_(2.5)中各组分进行来源分析得出燃煤、汽油车尾气、生物质燃烧、二次气溶胶和扬尘源对邯郸市PM_(2.5)贡献显著。     

西安市全年中PM_(2.5)水溶性无机离子变化特征

采用ICS-1100型离子色谱仪在2014年6月到2015年6月期间对西安市大气中PM_(2.5)水溶性离子(NO_3~-、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_2~-、Cl~-、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K+)进行的实时监测,分析了全年PM_(2.5)中水溶性无机离子变化特征。结果显示:采样期间,西安市PM_(2.5)中NO_3~-、NH_4~+、SO_4~(2-)和Cl~-年均值占总离子的89.49%,且有明显月变化趋势,峰值出现在11和12月份,月浓度均值较往年同期降低,最高达到30.26、15.19、11.43和16.60μg·m~(-3)。Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和K~+浓度变化趋势与主离子不完全一致。NO_3~-均值大于SO_4~(2-)均值,表明PM_(2.5)中水溶性离子的主要贡献者为移动源。NO_3~-小时均值高于SO_4~(2-)小时均值,且在10:00和20:00处形成2个峰值。PM_(2.5)中NO_3~-与NO_2~-在0.05水平上显著相关,SO_4~(2-)与Cl~-的在0.01水平上极显著相关。     

北京西山典型游憩林内PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子特征分析

以北京西山森林公园为观测点,运用双通道颗粒物在线监测设备监测PM_(2.5)质量浓度,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子浓度,对北京西山油松林PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子特征进行分析。结果表明:PM_(2.5)质量浓度为冬季(121.29±16.78)μg·m~(-3)春季(106.06±12.68)μg·m~(-3)秋季(88.01±17.44)μg·m~(-3)夏季(72.67±12.18)pg·m~(-3);SO-4~(2-)、Na~+、N0_3~-、HC0O~-是PM_(2.5)中最主要的水溶性离子成分,占所测水溶性离子浓度在四季分别为94.99%、72.66%,72.66%、89.52%,PM_(2.5)受SO_4~(2-)、Na~+、N0_3~_、NH_4~+影响较大基本呈正相关关系,SO_4~(2-)、Na~+、N0_3~-、NH_4~+、PM_(2.5)浓度季节变化一致,即在冬季最高,夏季最低春秋次之,且水溶性离子季节差异显著。SO_4~(2-)和N0_3~-、Na~+、NH_4~+的相关性极显著(r=0.85、0.80、0.92),NO_3~-和Na~+、NH_4~+之间关系也较大(r=0.87,0.66),Ca~(2+)和Mg~(2+)相关性极明显(r=0.98),其他水溶性离子间无明显的相关性,固定源和海洋源对水溶性离子贡献程度呈现出季节差异,秋季机动车尾气排放对空气硫和氮污染贡献达最高,春季最低,夏秋季海洋源对Cl~-影响明显。通过对森林植被区PM_(2.5)、水溶性离子特征及关系进行分析,更好地发挥植被的生态效益,提高空气质量。     

南昌市秋季大气PM_(2.5)浓度及化学组分特征分析

2013年秋季在南昌市6个空气自动站点连续采集了10d的大气PM2.5样品,对采集的样品进行无机元素、有机碳、元素碳和水溶性离子等组分的分析。结果表明,监测期间南昌市PM2.5均值都低于《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值(75μg/m3)。南昌市大气PM2.5主要组成元素为S、Si、Ca、Al、Fe、Na和Mg,说明城市扬尘、建筑水泥尘和燃煤尘等源类贡献率高;SO2-4、NO-3和NH+4是最主要的水溶性离子,NO-3与SO2-4浓度比为0.63,说明相比于固定源,以机动车排放为代表的流动源对南昌市大气PM2.5浓度影响更大;有机碳/元素碳(质量比)为2.9,说明南昌市有显著的二次有机碳生成。     

成都市道路细颗粒物污染特征

2013年9月20—28日,通过采集成都市城区道路大气环境中的PM2.5样品,分析测定了其中可溶性无机离子、碳组分和金属元素含量。结果表明,PM2.5中Fe、Mn、Ti、Si、Al等主要来源于机动车行驶产生的道路扬尘,Pb、Cu、Ni和Zn等主要来源于机动车尾气及零部件磨损;PM2.5中水溶性无机离子占道路大气环境细颗粒物的33.7%,A/C比值为0.95,表明细颗粒物偏弱碱性;机动车尾气排放的OC1、OC2、OC4和EC1等4种碳组分占道路大气环境细颗粒物碳组分的65.8%,且OC/EC比值为2.9,有二次有机碳(SOC)产生。     

西安市燃煤锅炉排放颗粒物中PM_(2.5)和PM_(10)的组分研究

为了解西安市燃煤锅炉排放颗粒物的组分情况,采用稀释通道采样,用滤膜采集了西安市3台链条炉排放颗粒物中的PM_(2.5)和PM_(10),并利用离子色谱仪(IC)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和碳分析仪等分析了其中的主要组分。实验结果表明,燃煤锅炉排放颗粒物中PM_(2.5)和PM_(10)的主要组分有SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-、有机碳(OC)、元素碳(EC)、Al、Si。Si、Ca等地壳元素在PM_(10)中所占比例多于PM_(2.5),而NO_3~-、NH_4~+、OC等二次生成物在PM_(2.5)中所占比例多于PM_(10)。对比PM_(2.5)和PM_(10)组分可以发现,同种组分在不同燃煤锅炉排放的PM_(2.5)和PM_(10)中分布差异很大,这可能与除尘、脱硝等工艺密切相关。研究内容对西安市大气颗粒物源解析工作具有重要的参考价值,为西安市颗粒物源解析项目积累了一定的经验。     

石家庄市夏季道路交通扬尘排放特征研究

利用石家庄市快速路、主干道、次干道、支路共8条道路上布设的降尘缸,收集夏季道路交通扬尘并进行样品筛分、称重、粒径分析及碳分析。结果表明:(1)2.5~10.0μm粒径颗粒物含量最高,其次为10.0~30.0μm,0~2.5μm最少。相同类型道路南侧、西侧细颗粒物多,而北侧、东侧大颗粒物相对多,原因与道路两侧车流量和周围环境有关。2.5~10.0μm颗粒物更易在2.5 m处富集,而10.0~30.0μm颗粒物在1.5 m处容易富集。(2)PM_(2.5)比PM10更易富集碳。快速路PM_(2.5)中总碳(TC)、有机碳(OC)高,元素碳(EC)低。快速路和主干道2.5 m处PM10更易富集碳,次干道和支路则更易在1.5 m处富集。(3)研究区道路扬尘PM_(2.5)和PM10中碳组分的主要来源为汽油车尾气和燃煤排放,少部分为生物质燃烧。     

杭州市不同高度大气PM_(2.5)的污染特征研究

为研究杭州市大气PM_(2.5)的污染特征,评估本地污染源和外来污染源对PM_(2.5)的影响,于2013年10月10日至11月2日对杭州市主城区两个不同高度的采样点进行采样,并定量分析大气PM_(2.5)中的化学成分。结果表明,采样期间20、84m高度的大气PM_(2.5)日均质量浓度分别为(80.5±28.9)、(80.3±29.3)μg/m3,不同高度的PM_(2.5)浓度及其化学成分无明显差异;PM_(2.5)主要成分质量分数按如下排序:SO_4~(2-)有机碳(OC)NO_3~-NH_4~+元素碳(EC);大气PM_(2.5)中二次粒子SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+平均质量浓度总和约为39.0μg/m3,二次转化是杭州市大气PM_(2.5)的主要来源,SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+贡献率为48%左右;20、84 m高度的大气PM_(2.5)中OC分别为(15.6±5.1)、(14.8±4.7)μg/m3,EC分别为(4.6±1.8)、(4.6±1.6)μg/m3,OC/EC(质量比)约为3.3。采样期间,杭州市大气PM_(2.5)在近地面垂直方向上分布较为均匀,表明杭州市大气PM_(2.5)受外来污染源的影响较小。而在本地污染源中,杭州市大气PM_(2.5)主要受到生物质燃烧、机动车尾气、燃煤和餐饮油烟等来源的影响,地面扬尘的作用不明显。     

天津大气PM_(2.5)中碳组分特征和来源分析

于2014年1—4月在天津城区采集PM2.5样品,采用热光反射法测定样品中有机碳(OC)、元素碳(EC)及8个碳组分(OC1、OC2、OC3、OC4、EC1、EC2、EC3、裂解碳(OP))的含量。结果表明,天津城区空气PM2.5中OC、EC质量浓度分别为(18.7±9.9)、(3.9±2.6)μg/m3,两者之和占PM2.5质量浓度的18.0%。采样期间OC与EC变化趋势一致,均呈现春节期间、普通采暖季浓度较高,非采暖季浓度较低的特点。对8个碳组分进行相关性分析,发现OC1~OC4及EC1~EC3分别来自相似的来源或受大气中类似的二次过程影响,主成分分析结果表明,燃煤、生物质燃烧和机动车排放对天津城区PM2.5中碳组分贡献显著。     

武汉市秋、冬季大气PM_(2.5)中水溶性离子污染特征及来源分析

采用离子色谱法测定武汉市秋、冬季大气PM2.5中水溶性离子浓度,对其化学组成、质量浓度变化特征及源解析等方面进行了研究。结果表明,NO-3、SO2-4、NH+4为武汉市秋、冬季大气PM2.5中主要的水溶性离子,相关性分析表明,燃烧源是秋、冬季大气PM2.5中水溶性离子的共同来源。成分分析表明,工业区的水溶性离子主要来源于燃烧源,交通区的水溶性离子主要来源于二次污染源,其中包括垃圾焚烧源,植物园的水溶性离子主要来源于二次污染源。     

长春春季PM_(2.5)及其水溶性离子特征分析

于2014年春季在长春采集大气PM_(2.5)样品,对PM_(2.5)及其水溶性离子特征进行了分析。结果表明,2014年长春春季PM_(2.5)质量浓度为34.9~237.5μg/m3,平均质量浓度为125.6μg/m3。9种水溶性离子的总质量浓度为24.3~71.2μg/m~3,平均质量浓度为39.8μg/m~3,平均浓度大小表现为SO_4~(2-)Ca~(2+)Cl~-NH_4~+NO_3~-Na~+K~+Mg~(2+)F~-。后向轨迹表明,长春春季PM_(2.5)污染主要来源于内蒙古西北方向和长春东南部渤海、黄海地区。     

东莞市大气PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1中多环芳烃/正构烷烃的污染特征和来源解析

2011年8月—2012年7月间于东莞市生活区(NC)点和工业区(ZT)点采集大气PM10/PM2.5/PM1样品,并检测分析了颗粒物上的多环芳烃(PAHs)和正构烷烃。粒径分布结果显示,PAHs和正构烷烃均主要富集在PM1上,而正构烷烃富集程度更高。PAHs环数分析结果显示,PM1中主导PAHs为6环,PM1~2.5和PM2.5~10中则为4环。利用特定比值法分析PAHs来源,结果表明,生活区NC点大气颗粒物中PAHs主要来自汽油车尾气、天然气燃烧、燃煤源和烹饪源,而工业区ZT点则主要来自柴油车尾气、燃煤和木材燃烧。通过主峰碳数、碳优势指数、植物蜡贡献率等方法分析正构烷烃来源,结果表明,化石燃料燃烧是东莞市大气颗粒物中正构烷烃的主要贡献源,其次是高等植物蜡排放,贡献率约为10.9%~28.9%。化石燃料燃烧源贡献率对PM1的贡献率明显较PM1~2.5和PM2.5~10高。     

燃煤工业锅炉PM2.5排放规律

当前我国工业锅炉中最主要应用炉型为链条炉,是大气污染物排放的重要污染源之一。本研究利用基于荷电低压捕集器(ELPI)的颗粒物排放稀释系统,选取5台典型链条燃煤工业锅炉,对其除尘器的进口、出口和脱硫后3处进行细微颗粒物(PM2.5)的现场测试。粒径分布结果表明,粒数浓度较多在0.04~0.3μm范围内,质量浓度分布在0.08~0.25μm范围内呈单峰上升形态。除尘装置对PM2.5的捕集效率在50%左右,除尘效果较差;脱硫后有些级的颗粒物浓度不降反升。目前环境日趋恶劣,燃煤工业锅炉作为PM2.5的重要排放源,将是今后重点控制对象。