PM2.5源解析技术研究现状及发展趋势探讨

本文分析了PM2.5源解析技术原理、不足及实际应用,提出了PM2.5源解析技术发展趋势,具有积极的现实指导意义。     

天津市PM2.5污染特征与来源解析

使用2013—2018年大范围长期连续PM_(2.5)观测数据分析了天津市PM_(2.5)污染特征,并使用SMOKE/WRF/NAQPMS模型研究了天津市不同季节PM_(2.5)来源情况。天津市近年PM_(2.5)浓度逐年下降,2013—2018年的年均浓度从96μg/m3下降到52μg/m3,均呈现冬季浓度最高,春、秋季较高,夏季最低的趋势;空间分布上呈西高东低、南高北低的分布特征。本地排放是天津市PM_(2.5)主要来源,不同季节占比为30%～40%,周边城市的跨省输送特征明显,沧州市的贡献约为10%,廊坊市的贡献在、秋冬季较大,为10%～14%,山东省在冬季以外的季节也有10%左右的PM_(2.5)贡献,国外及海洋的贡献在夏季较大(23%),但在其他季节的贡献较小。多数时期二次生成的PM_(2.5)贡献比例最大,贡献为30%～40%,说明天津所在的华北地区二次反应较强烈。另外,居民源与工业源的排放占比也较大,特别是冬季的居民源,占比高达42%。制定防治措施时可考虑不同季节的地区联防联控,但由于本地的排放占比均较大,在任何季节都应该强化本地排放的控制,控制重点是居民源与工业源。     

镇江市四季PM2.5污染特征与潜在源区分析

利用2017年3月1日—2018年2月28日镇江市环境监测站提供的逐时数据,对镇江市PM_(2. 5)污染特征进行分析,并结合HYSPLIT-后向轨迹模型,综合运用轨迹聚类及PSCF、CWT分析方法,计算了不同季节影响镇江城区PM_(2. 5)的主要气流输送路径及镇江市PM_(2. 5)的主要潜在源区。结果表明:镇江市PM_(2. 5)浓度季节分布特征明显,冬季PM_(2. 5)浓度最高,夏季最低。四季PM_(2. 5)浓度日变化均呈两峰一谷型分布,且夜间普遍高于白天,周末高于工作日。四季PM_(2. 5)浓度与NO_2、CO相关系数较高,表明工业排放与交通源可能是镇江市PM_(2. 5)的主要来源。镇江地区气流输送存在显著的季节变化特征:春季西北偏西及东北方向气流轨迹占主要优势;夏季气流主要来自东北、东南及西南方向;秋季以东北及偏东气流为主;冬季西北气流轨迹占绝对优势。镇江四季PM_(2. 5)浓度受本地及周边城市的局地污染输送影响较大,主要潜在源区集中分布在江苏本地及其周边的山东、安徽、浙江、上海等地。春、夏、秋季这些地区对镇江PM_(2. 5)浓度贡献值基本为35～75μg/m~3;冬季该贡献值较大,均在75μg/m~3以上,最高值可达到150μg/m~3以上;同时,冬季受北方污染输送影响,河北、京津冀等地也是主要潜在源区,贡献值为35～75μg/m~3。     

天津市典型区域PM2.5中水溶性离子污染特征

为了解天津市不同区域PM_2.5中水溶性离子污染特征,于2015年7月、10月及2016年1月、4月,在天津市南开区（简称“市区”）及武清区采集PM_2.5样品,结合气象因素、气态污染物研究,分析了样品中水溶性离子污染特征及来源.结果表明:①天津市市区及武清区PM_2.5中水溶性离子组分主要为二次离子（SO₄2-、NO₃-、NH₄+）;不同区域PM_2.5中二次离子各季节占比略有不同,市区为夏季（54.0%）>秋季（42.5%）>春季（41.3%）>冬季（40.7%）,武清区为夏季（53.0%）>春季（44.6%）>秋季（43.4%）>冬季（33.2%）.②冬季市区、武清区PM_2.5中水溶性离子组成差异较大,其他季节水溶性离子组成相似;夏季市区及武清区颗粒物呈酸性,其他季节均呈碱性,冬季武清区颗粒物碱性强于市区.③不同季节市区及武清区PM_2.5中SO₄2-均以（NH₄）₂SO₄形式存在,NO₃-冬季以NH₄NO₃形式存在,其他季节NO₃-主要以NH₄NO₃和HNO₃形式共存;市区Cl-主要以NH₄Cl、KCl和NaCl形式存在,武清区Cl-主要以NH₄Cl、KCl形式存在.④对市区及武清区来说,均相反应和非均相反应是SO₄2-重要生成途径,均相反应是生成NO₃-的主要途径.研究显示,代表一次排放的机动车源、燃煤源和二次无机粒子混合源对天津市PM_2.5中水溶性离子贡献率最高,工业源和扬尘源对市区的影响较大,农业源对武清区的影响较大.      

2020年泰州市典型PM2.5重度污染过程分析

2020年,泰州市大气PM2.5中度、重度污染日主要集中在1月和12月,共计8次污染过程19个污染日,3次PM2.5重污染过程天气背景总体相似.对泰州市2020年1月12-14日大气PM2.5重度污染过程展开分析,结果表明,该次污染是典型的区域污染,污染过程中都伴随着冷高压南下带来的污染物区域输送过程,前期的区域输送、...     

贵阳市冬季一次典型PM2.5污染过程分析

为研究贵阳市冬季PM2.5污染过程的成因及气象影响因素,选取2020年12月一次典型污染天气过程,探讨了此过程期间污染物浓度变化、大气环流形势、地面气象要素变化、大气层结情况及区域性污染传输等特征.结果表明:此次污染过程与气象条件密切相关,稳定的大气环流形势为污染的持续累积提供了大气环流背景,区域性大气静稳、近地面水平...     

基于在线观测的天津市PM2.5污染特征及来源解析

为了解天津市PM_2.5的污染特征及来源,基于2017～2019年高时间分辨率的在线监测数据,对PM_2.5浓度、化学组分和来源进行了分析.结果表明, 2017～2019年,天津PM_2.5平均浓度为61μg·m^-3,PM_2.5中主要化学组分为NO^-₃、 OC、 NH⁺₄、 SO₄ ^2-、 EC和Cl^-,在PM_2.5中占比分别为17.7%、 12.6%、 11.5%、 10.7%、 3.4%和3.1%.从年分布上看,PM_2.5及主要化学组分浓度均呈现下降趋势,NO^-₃和NH⁺₄在PM_2.5中占比上升,SO₄ ^2-、 OC和EC在PM     

太原市冬季PM2.5化学组分特征与来源解析

为研究太原市城区冬季PM_2.5污染特征及来源,于2017年1月对PM_2.5及其化学组分（水溶性离子、碳组分和微量元素）、气态污染物（SO₂、NO₂）进行在线观测,结合气象数据,分析了清洁天和污染天PM_2.5及其化学组分特征,并利用正定矩阵因子分析法（positive matrix factorization,PMF）对PM_2.5进行来源解析.结果表明,2017年1月太原市城区污染天PM_2.5质量浓度（239.92 μg·m^-3）为清洁天的5.70倍,污染天PM_2.5主要化学组分SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺、Cl^-、OC和EC分别为清洁天的7.04、5.76、6.51、5.62、4.06和4.70倍;污染天硫的氧化速率（SOR）和氮的氧化速率（NOR）分别为0.12和0.19,明显高于清洁天,说明污染天二次转化程度更高;PMF解析结果显示,污染天二次源（35.06%）、燃煤源（30.19%）和机动车源（24.25%）较清洁天分别增长18.03%、7.39%和2.10%,说明太原市城区污染天在管控机动车和燃煤等一次排放源的基础上,更应该注意对二次源前体物的控制.     

包头城区大气PM_(2.5)污染特征及来源解析

为探讨包头城区大气PM_(2.5)污染特征及主要来源,在包头城区设立4个采样点,于2015年12月-2016年9月采集大气PM_(2.5)样品,共获得160个有效样品,分析了PM_(2.5)及其无机元素、水溶性离子、元素碳(EC)和有机碳(OC)的质量浓度和污染特征。同时采集了包头城区土壤风沙尘、建筑施工尘、道路扬尘、煤炭燃烧尘、装备制造尘和金属冶炼尘等6类污染源,建立了包头市大气PM_(2.5)排放源成分谱。应用非负主成分回归化学质量平衡(NCPCRCMB)模型分析了PM_(2.5)来源。结果表明:观测期间包头市PM_(2.5)的年均浓度为80.58μg/m3,是中国《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)年均PM_(2.5)二级标准限值的2.3倍;大气PM_(2.5)的季节变化特征为春、夏、秋三季低冬季高,且冬季显著高于其他三季;大气PM_(2.5)主要来源于二次离子和道路扬尘(贡献率分别为34.37%和15.98%),其他污染源贡献率相对较小。     

基于在线观测的太原市冬季PM2.5中金属元素污染水平及来源解析

为更好地识别太原市PM_2.5的来源,于2022年1月采用在线多金属监测仪对太原市区PM_2.5中13种金属元素(K、Ca、Ba、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、As、Se、Pb和Sr)小时浓度进行了监测,分析了其污染特征,采用正定矩阵因子分解(PMF)模型解析了其来源.结果表明,13种金属元素浓度之和均值为(3 901.6±2 611.2)ng·m^-3,在PM_2.5中平均占比为(7.1±7.7)%.Fe、Ca和K是3种主要的金属元素,浓度平均值分别为(1 319.5±1 003.5)、(1 181.0±1 241.6)和(883.3±357.3)ng·m^-3.ρ[Cr(Ⅵ)](4.6ng·m^-3)和ρ(As)(11.2 ng·m^-3)平均值高于国家环境空气质量(GB 3095-2012)和世界卫生组织的标准值.PMF源解析结果显示：扬尘、机动车排放、不锈钢制造、生物质燃烧与垃圾焚烧、散煤燃烧和工业燃煤是PM_2.5     

杭州市区空气中PM2.5细微粒监测及污染状况分析

用自行研制的中流量PM10～PM2.5大气采样仪,在2004～2005年期间,对杭州市区5个代表性采样点的细颗粒PM2.5污染程度进行监测,结果表明,PM2.5颗粒浓度有着季节性特征,冬季的颗粒浓度明显高于夏季;在繁华马路地区PM2.5污染较为严重,超标率达90%,而在城市绿化较好的地区PM2.5污染较小;PM2.5颗粒浓度与空气湿度呈正相关、与空气能见度呈负相关关系;而且室内外PM2.5颗粒浓度之间也存在一定的相关性,PM2.5/PM10的比值表明对人体健康危害更大的PM2.5占PM10的大部分,在0.50￣0.78范围内。     

上海宝山区PM_(2.5)特征研究与源解析研究

利用2011年8月-2012年7月环保局(对照点)和钢研所(工业区)两个监测点的PM2.5的24小时连续监测数据,分析了上海市宝山区大气中PM2.5的浓度时空变化特征。并以四次灰霾事件为例解析了灰霾期间大气颗粒水溶性离子特征,以及灰霾期间PM2.5源特征。PM2.5中水溶性无机离子是以二次离子为主,因此,二次离子的污染水平可反映PM2.5的污染程度,是主要影响灰霾天气产生的物质。灰霾期间大气条件有利于二次离子的大量形成,更进一步加重大气细粒子的污染。而且,宝山地区大气细粒子污染具有受本地流动源和固定源双重排放控制的特征。     

南京市PM2．5污染源分析与控制对策研究

随着民众健康和环保意识的增强,公众对空气环境质量越来越关注,要求也日益提高。空气污染物中的PM2.5由于对人体健康的危害严重性,近年来,成为政府和社会各界关注的环境热点问题。美国在1997年率先提出监测PM2.5标准,一些主要发达国家已将PM2.5纳入空气质量标准并进行强制性限制。本文简述了PM25的定义及危害,结合相关PM2.5的研究报告和环境监测数据分析了南京市PM2.5污染现状、污染特征及规律。通过对南京市PM2.5来源的解析,从监测管理、源头控制、防治机构、产业布局和公众参与几个方面提出控制南京市PM2.5污染的对策。     

天津市大气中PM10、PM2.5及其碳组分污染特征分析

2007年12月~2008年10月期间,分3个时段,设置2个点位,采集了天津市大气环境中PM10和PM2.5样品.用热光反射分析仪测定样品中的碳组分含量,并用OC/EC最小比值法估算二次有机碳(SOC)的浓度.结果表明,市区采样点颗粒物浓度高于郊区,2个采样点的颗粒物浓度变化趋势一致.5月份 PM2.5/PM10比值最小,主要由于土壤风沙尘对PM10的贡献较大.PM10和PM2.5中的有机碳(OC)、元素碳(EC)浓度12月份最高,且变化趋势相同.OC占总碳(TC)比例较高,PM10中OC/TC为0.60~0.83,PM2.5中OC/TC为0.55~0.81.碳组分主要集中在PM2.5中,PM10中约有76%的OC存在于PM2.5中.12月份的SOC浓度最高,与12月份的气象条件和污染源排放等因素有关.     

针对PM2．5的武汉市大气监测点位的布局研究

武汉城市规模的扩大以及市内和周边的产业布局调整使得原有的大气监测网络不能准确反映城市大气污染现状,亟需进行布局优化。研究基于宏观视角,通过对武汉市自然条件、污染源分布和城市的发展规划进行综合分析,认为武汉市的大气污染以本地区的污染源影响为主;由于城市发展的“主城为核,多轴多心”空间结构,每个新城建成区应增设2-4个空气质量评价点,并按照人口比例作为权重纳入空气数据均值的计算;位于主城区的原有监测点基于PM2.5与原有监测项目有比较显著的相关性,可以继续使用。     

秦皇岛重点工业污染源一次PM2.5排放量估算分析研究

依据《PM2.5源排放清单编制技术指南》结合企业排污申报登记数据,量化分析了秦皇岛一次PM2.5排放源中工业源PM2 5排放数据,重点核算分析了秦皇岛的支柱产业玻璃、水泥的一次PM2.5排放量情况.结果显示在秦皇岛当地的工业企业中,水泥行业所排放的PM2.5总量在全部重点工业一次PM2.5排放源中所占的比例较大,同时结果显示在生产过程中使用燃煤较多的企业PM2.5的排放量要高于其它企业.从地区分布上来分析,秦皇岛市抚宁县PM2.5的排放量是当地三区四县中最多的地区.     

南京市空气中颗粒物PM10、PM2.5污染水平

 为了初步调查南京市空气中颗粒物PM10、PM2.5的污染水平,于2001年冬、春、秋3季在南京市的5个典型城市功能区,用大流量采样器收集了50个样品.结果表明,南京市PM10、PM2.5的污染很严重,超标率分别为72%和92%,最大超标倍数达到6.3和9.0,而且对人体健康危害更大的PM2.5占PM10的大部分,约为68%,应引起公众和相关职能部门的高度重视.     

遵义市PM10和PM2.5污染水平时间分布及其与气象条件的关系研究

对遵义市2014年1月1日-12月31日大气颗粒物在线监测数据分析结果表明,全年PM10和PM2.5质量浓度的变化幅度较大,但变化趋势相似,且具有较好的相关性,其中冬季>春季>秋季>夏季;日变化呈双峰特征分布,夜间峰值比中午峰值大,且夜间PM2.5浓度呈区域性变化特征.选取日平均气温、相对湿度及风速等气象因子,利用Spearman秩相关分析表明遵义市全年PM10和PM2.5质量浓度与气温、相对湿度及风速等气象条件均呈负相关.     

我国四城市空气中PM2.5和PM10的污染水平

为研究我国广州、武汉、兰州、重庆４城市空气中ＰＭ２．５和ＰＭ１０的污染水平，在这我国４城市分别设一污染点和对照点进行了为期２年的ＰＭ２．５、ＰＭ１０和ＴＳＰ监测。结果表明，空气中颗粒物的污染是严重的，污染点比对照点更甚．对人体健康危害大的ＰＭ２．５普遍超过美国新标准的２－８倍。     

上海PM2.5工业源谱的建立

总结统计了我国目前的PM2.5源成分谱,指出我国本土源谱缺乏的现状.我国主要的污染源类如燃煤源、机动车源、道路尘、生物质燃烧源等,在源解析工作中均有借鉴外来源谱的情况.对上海典型工业污染源进行PM2.5源谱测定.研究发现,混合燃料电厂和燃煤电厂主要化学组分相似,但是Ca、Al、Fe在混合燃料电厂排放中贡献更大,Ca占(8.0±4.7)%,而燃煤电厂排放颗粒物中SO42-的贡献可达(23.3%±3.7%).烧结厂和电炉厂的源谱差距较大,烧结厂中SO42- (22.8%±10.0%)、Cl- (20.0%±4.5%)、K (17.2%±8.5%)、OC(13.0%±11.5%)、Ca(12.7%±4.2%)等物种贡献较大,而电炉厂中Fe(38.2% ±0.6%)、Zn(10.4% ±1.2%)等物种含量丰富.不同源类化学组分的显著差异与其工艺过程紧密相关.