忻州市环境空气PM10和TSP中水溶性阴离子特征分析

利用中流量采样器收集忻州市采暖季和非采暖季4个监测点位的PM10和TSP样品,通过离子色谱法测定SO2-4、NO-3和Cl-的质量浓度,并以此3种水溶性阴离子的时空分布、相关性参数和特征比值来探讨其在环境空气中的污染特征和来源.结果表明,采暖季PM10和TSP中3种水溶性阴离子的总质量浓度分别为14.24μg·m-3和21.97μg·m-3,明显高于非采暖季(分别为8.56μg·m-3和11.84μg·m-3).采暖季和非采暖季3种水溶性阴离子总质量在PM10中所占比例分别为15.70%和13.19%,在TSP中所占比例分别为12.16%和8.84%,离子主要富集在PM10中.采暖季4个采样点位3种阴离子的质量浓度均高于非采暖季,采样点位DC的阴离子质量浓度高于其它点位,时空差异明显.采暖季NO-3与SO2-4相关性显著,说明二者形成过程的控制因子相同;非采暖季Cl-与SO2-4、NO-3的相关性显著,说明三者具有共同来源.NO-3/SO2-4比值在0.31~1.41之内,相对较高,暗示机动车尾气对空气颗粒物的影响突出,但均值都小于1,表明空气污染来源仍以燃煤等固定源排放为主.总体而言,忻州市水溶性阴离子的污染属于机动车尾气和燃煤的复合型污染.     

太原市空气颗粒物中正构烷烃分布特征及来源解析

为明确城市空气颗粒物中正构烷烃分布特征及污染来源,采集采暖和非采暖季环境空气PM10样品和典型排放源(高等植物、燃煤和机动车)样品,利用GC-MS测定正构烷烃,选取诊断参数并结合污染源排放特征讨论PM10中正构烷烃分布和来源,采用主成分分析法定量解析源贡献率.结果表明,环境空气PM10中正构烷烃含量呈较强时空变化,采暖和非采暖季浓度分别为213.74~573.32 ng·m-3和22.69~150.82 ng·m-3,前者总浓度最高是后者的18倍;采暖季郊区点位(JY、JCP、XD和SL)浓度均高于市区,以JY最高(577.32 ng·m-3),非采暖季工业区(JS)总烷烃量(150.82 ng·m-3)明显高于其它点位,是SL总量的7倍.采暖季化石燃料来源烷烃(C n≤C24)与总烷烃量相关性优于植物来源烷烃(C n≥C25),非采暖季相反,表明前者化石燃料输入较后者高.CPI和%WNA指示非采暖季植物贡献率较采暖季高,且植物蜡烷烃随环境压力的增大总产率增加;C max和OEP表明非采暖季PM10中有机质成熟度低于采暖季;两季样品TIC图均存在UCM鼓包,机动车尾气是该城市的重要污染源.PCA解析结果表明太原市环境空气PM10中正构烷烃首要排放源为机动车尾气和高等植物,约占51.28%;其次为煤烟尘,贡献率为43.14%.煤烟尘污染控制协同机动车尾气净化措施的完善将成为降低城市空气颗粒物中正构烷烃浓度的有效途径.     

朔州市市区PM2.5中元素碳、有机碳的分布特征

采集朔州市市区4个点位采暖季和非采暖季环境空气PM2.5样品,利用Elementar Analysensysteme Gmb H vario EL cube型元素分析仪测定其中元素碳(elemental carbon,EC)和有机碳(organic carbon,OC)含量,并对碳组分的浓度水平、时空分布特征和主要来源进行分析.结果表明,朔州市市区非采暖季PM2.5中OC和EC的平均浓度为(14.3±2.7)μg·m-3和(10.3±3.1)μg·m-3,采暖季OC、EC平均浓度分别为(23.3±5.9)μg·m-3和(20.0±5.7)μg·m-3;4个点位OC和EC的浓度均表现为采暖季大于非采暖季,其中在采暖季,点位SW中OC和EC浓度分别为28.5μg·m-3和28.1μg·m-3,高于其它采样点,在非采暖季,点位PS中OC和EC的浓度分别为17.7μg·m-3和14.1μg·m-3高于其它采样点;采暖季和非采暖季PM2.5中OC/EC值均小于2,但OC和EC相关性不好(在采暖季和非采暖季的相关系数分别为0.66和0.52),说明PM2.5中碳气溶胶来源复杂.控制碳组分一次排放来源,如燃煤烟尘、生物质燃烧及机动车尾气排放,同时关注二次污染是控制朔州市PM2.5的关键.朔州市市区采暖季和非采暖季PM2.5中二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)浓度分别为(6.44±2.77)μg·m-3和(4.11±1.92)μg·m-3.     

太原市PM2.5中有机碳和元素碳的污染特征

采集了太原市4个点位冬季和夏季PM2.5样品,利用元素分析仪测定了PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度,并对碳气溶胶污染水平、时空分布、二次有机碳(SOC)以及OC和EC相关性等特征进行了分析.结果表明,太原市冬季有机碳(OC)、元素碳(EC)平均质量浓度为22.3μg·m-3和18.3μg·m-3,夏季OC、EC平均质量浓度为13.1μg·m-3和9.8μg·m-3,冬季和夏季总碳气溶胶(TCA)占PM2.5的比例分别为56.6%和36.5%;各点位OC和EC质量浓度均呈现冬季夏季的季节特征,冬季OC、EC浓度呈现出较好的均一性,夏季OC、EC质量浓度存在较明显的空间分布差异;太原市SOC污染较轻;冬季OC、EC相关性较强,夏季OC、EC相关性差.     

山西煤层自燃区PM10中有机碳、元素碳的特征

采集了山西大同市、宁武县和河曲县煤层自燃区12个点位PM10样品,采用Analysensysteme GmbH Vario E1型元素分析仪分析了PM10中有机碳(OC)和元素碳(EC)组分,探讨了煤层自燃区OC、EC污染特征、总碳气溶胶(TCA)对PM10的贡献、OC/EC比值.结果表明, PM10、OC、EC的质量浓度范围分别为114~401,22.9~68.1,21.9~70.7μg/m3.不同区域PM10、OC和EC污染水平差异较大,河曲县PM10污染最为严重,宁武县碳污染水平最高.露头煤层自燃区PM10低于采空自燃区,而对于OC和EC则相反.TCA对PM10的贡献高达63.82%,且露头煤层自燃区TCA对PM10的贡献比采空自燃区高.不同采样点OC/EC值介于0.7～1.6之间,小于前人结论中相似源OC/EC值.二次有机碳( SOC)污染较小.     

焦炉顶和厂区环境中有机碳和元素碳的粒径分布

为了明确焦炉顶和厂区环境空气颗粒物中有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的污染特征,利用美国Staplex234大流量采样器(粒径:≤1.4μm、1.4～2.1μm、2.1～4.2μm、4.2～10.2μm、≥10.2μm)采集焦炉顶和厂区的环境空气颗粒物样品,并用德国Elementar Analysensysteme GmbH vario EL cube分析其中的OC和EC组分.结果表明,焦炉顶TSP中ρ(OC)和ρ(EC)分别为291.6μg·m-3、255.1μg·m-3,厂区ρ(OC)和ρ(EC)分别为377.8μg·m-3、151.7μg·m-3;厂区≤1.4μm颗粒物中二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)的质量浓度为147.3μg·m-3;焦炉顶≤2.1μm颗粒物中ρ(OC)/ρ(EC)值为1.3.厂区TSP中ρ(EC)低于焦炉顶,ρ(OC)明显高于焦炉顶,且厂区≤10.2μm颗粒物中ρ(OC)、ρ(EC)远高于焦化厂所在地区环境空气;焦炉顶和厂区的OC、EC均主要富集在细颗粒物中,焦炉顶和厂区OC的粒径分布差别较大,厂区比焦炉顶OC的粒径分布更趋向于向细颗粒物分布,焦炉顶和厂区EC的粒径分布相似;厂区粒径≤10.2μm颗粒物中,随着粒径的减小,ρ(SOC)和SOC对OC的贡献均呈增大的趋势.     

太原市采暖季PM2.5中元素特征及重金属健康风险评价

通过采集太原市采暖季环境空气PM2.5样品,经等离子体发射光谱仪对19种元素进行测定,运用富集因子和主因子法揭示其来源,并对重金属的潜在生态风险、人体暴露和健康风险进行评价.结果表明,元素Si、Ca、Al、Na、Mg、K、Fe为PM2.5的主要元素;土壤风沙尘、煤烟尘、机动车车尾气、工业粉尘和建筑尘是元素的主要排放源,贡献率分别为43.46%、15.69%、13.41%、9.89%和9.03%.重金属潜在生态风险指数为1 953.82,具有极强的潜在生态危害程度;环境空气重金属暴露途径以手口摄食暴露为主,呼吸吸入暴露最小,皮肤接触暴露居中,儿童重金属暴露风险高于成人;PM2.5中重金属存在非致癌风险,不具有致癌风险,儿童非致癌风险值为2.94,是成人的1.39倍.     

太原市采暖期PM10中PAHs的碳同位素组成及源贡献率

在太原市7个点位采集采暖期PM10样品,用气相色谱-同位素质谱仪测定环境空气PM10和污染源(煤烟尘和机动车尾气)中9种多环芳烃(PAHs)的碳同位素组成(δ13C),并根据碳同位素质量平衡原理定量环境空气PAHs的源贡献率.结果表明:煤烟尘中PAHs随环数增加贫13C,机动车尾气中PAHs随环数增加富13C;各点位PAHs的δ13C值差别不大,变化趋势与煤烟尘基本一致,煤烟尘是城市PAHs的主要污染源;煤烟尘对各点位荧蒽和苯并[a]蒽的贡献率都大于机动车尾气,对 的贡献率与机动车尾气相当,煤烟尘是各点位荧蒽和苯并[a]蒽的主要来源, 是二者共同作用的结果;煤烟尘和机动车尾气对全市环境空气中荧蒽、苯并[ghi]荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[b+k]荧蒽贡献率比都约为7:3,太原市环境空气PAHs污染属于煤烟尘和机动车尾气的复合污染.