張霖琳,王 超,朱紅霞,于海斌,呂怡兵 (中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,北京 100012)

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北京混合功能區(qū)夏冬季細(xì)顆粒物組分特征及來(lái)源比較

張霖琳,王 超*,朱紅霞,于海斌,呂怡兵 (中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,北京 100012)

摘要：于2014年8月和12月,選擇北京某城市混合功能區(qū),分別手工采集一個(gè)月的環(huán)境空氣P M2.5樣品,實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定濾膜中的元素碳/有機(jī)碳、9種可溶性離子、16種無(wú)機(jī)元素等20余種化學(xué)組分,采用CMB模型對(duì)夏冬兩季PM2.5來(lái)源進(jìn)行分析.結(jié)果表明,夏季PM2.5日均質(zhì)量濃度為73μg/m3,低于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,而冬季平均值為111μg/m3,高于夏季和標(biāo)準(zhǔn)限值.冬季OC和EC濃度均高于夏季,且OC/EC比值升高,OC和EC呈線性相關(guān),提示二者有相同來(lái)源.NO3-、SO42-、NH4+是北京混合功能區(qū)3種主要可溶性離子,且夏季生成量較高;冬季Cl-顯著升高與燃煤排放有關(guān).Si、Ti、Fe、Zn、Al等元素質(zhì)量濃度在0.1～10μg/m3濃度水平,Pb、Cu、Mn、Cr、Ba、Sb等在10～102ng/m3濃度水平,V、Ni、Co、Mo、Cd等在0.1～10ng/m3濃度水平.且冬季各個(gè)元素濃度均高于夏季.CMB模型初步解析結(jié)果表明,夏季和冬季顆粒物的來(lái)源變化明顯,夏季二次硫酸鹽、機(jī)動(dòng)車(chē)和二次硝酸鹽貢獻(xiàn)率居前三位,而冬季則為燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)和揚(yáng)塵.

關(guān)鍵詞：北京；PM2.5；組分；源解析

近年來(lái),北京市環(huán)境空氣細(xì)顆粒物(PM2.5)已成為首要污染物[1-4],研究PM2.5濃度及化學(xué)組分特征,并判斷其污染來(lái)源,對(duì)于評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量以及制定排放控制措施均具有重要意義.而環(huán)境空氣顆粒物的來(lái)源解析研究,正是科學(xué)、有效地開(kāi)展顆粒物污染防治的基礎(chǔ)和前提[5].

本研究于2014年8月和12月,選擇北京市某城市混合功能區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,手工采集PM2.5樣品,實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定PM2.5質(zhì)量濃度以及濾膜中的元素碳/有機(jī)碳、9種可溶性離子、16種無(wú)機(jī)元素等共計(jì)20余種化學(xué)組分,并采用CMB模型分析了夏冬兩季PM2.5的化學(xué)組分特征和主要污染來(lái)源.旨在為掌握北京城區(qū)大氣污染物的組成和分布特征,為大氣管理和污染控制提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù).

1 樣品采集與分析方法

1.1 采樣時(shí)間和地點(diǎn)

于2014年8月4日至31日和11月28日至12月28日,分別手工連續(xù)采集28d和30dPM2.5樣品.采樣點(diǎn)位設(shè)在代表城市混合功能區(qū)的中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站九樓樓頂采樣平臺(tái)(116°24′44″E, 40°2′24″N),避開(kāi)局地污染源、障礙物和地面揚(yáng)塵的直接影響.

1.2 樣品采集

按照《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)采樣器技術(shù)要求及檢測(cè)方法》[6]的要求,采用兩臺(tái)武漢天虹TH-150A智能中流量總懸浮微粒采樣器,每天平行采集2個(gè)PM2.5濾膜樣品,采樣流量為100L/min,每個(gè)樣品連續(xù)采集23h(AM 9:00～次日AM 8:00),兩個(gè)月共采集樣品116個(gè).采樣期間氣溫、風(fēng)向等與北京當(dāng)季的氣溫和主導(dǎo)風(fēng)向一致,能夠代表該季節(jié)的污染狀況,且采樣期間沒(méi)有雨、雪等特殊天氣的影響.

采樣濾膜選擇美國(guó)PALL公司石英和特氟龍濾膜各一張(直徑90mm),其中石英濾膜用于分析有機(jī)組分,特氟龍濾膜分析無(wú)機(jī)組分.采樣前石英濾膜在500℃烘烤4h,以去除有機(jī)本底,采樣前后所有濾膜均在恒溫恒濕干燥器中平衡24h,濾膜恒重后用電子天平(瑞士METTLER AE 240)稱量,兩次重量之差為PM2.5質(zhì)量,方法要求詳見(jiàn)《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定 重量法》[7].樣品分析之前放置4℃冰箱保存.

1.3 分析方法

1.3.1 EC/OC測(cè)定 熱光反射法分析石英濾膜中的有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳,采用美國(guó)沙漠研究所Model 2001A型熱/光碳分析儀,測(cè)試前對(duì)氧化爐進(jìn)行烘烤,進(jìn)行系統(tǒng)空白測(cè)試并檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,選擇cmdImproveA程序升溫對(duì)石英濾膜樣品進(jìn)行測(cè)試,截取樣品面積為0.495cm2.

1.3.2 可溶性離子測(cè)定 參照《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》[8]中超聲萃取-離子色譜法,將剪碎的濾膜加入15ml純水,超聲提取30min后,將提取液過(guò)0.22μm濾膜用離子色譜進(jìn)行測(cè)定.

1.3.3 Si和Ti測(cè)定 參照《空氣和廢氣 顆粒物中金屬元素的測(cè)定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》(征求意見(jiàn)稿),將剪碎的濾膜放入鎳坩堝中,馬弗爐升溫至530～550℃進(jìn)行樣品灰化,保持恒溫40～60min,灰化后樣品加入0.1g～0.2g固體氫氧化鈉,500℃下熔融10min,取出坩堝加入5mL熱水在電熱板上煮沸提取,最后定容至50ml,用ICP-AES進(jìn)行測(cè)定.

1.3.4 金屬元素測(cè)定 參照《空氣和廢氣 顆粒物中鉛等金屬元素的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》[9],將剪碎的濾膜加入10mL鹽酸和硝酸混合溶液,200℃微波消解15min,消解液過(guò)濾后定容至50mL,用ICP-MS進(jìn)行測(cè)定.

1.4 QA/QC

采樣前對(duì)采樣器的環(huán)境溫度、大氣壓力、氣密性、采樣流量等進(jìn)行檢查和校準(zhǔn).對(duì)石英和特氟龍濾膜進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),確保所選用的濾膜目標(biāo)組分空白值未檢出或遠(yuǎn)小于實(shí)際樣品中濃度.對(duì)于PM2.5濾膜,兩次稱重之差小于0.04mg為滿足恒重要求.每批樣品做2個(gè)全程序空白,且前處理時(shí)加做1個(gè)實(shí)驗(yàn)室空白.樣品中離子、元素等待測(cè)組分的加標(biāo)回收率保證在80%～120%之間.每分析20個(gè)樣品后測(cè)定一個(gè)校準(zhǔn)樣品用于質(zhì)控判斷, 超出偏差范圍(5%),重置校準(zhǔn)曲線,再進(jìn)行分析.

1.5 CMB受體模型法

化學(xué)質(zhì)量平衡(CMB)模型是US EPA推薦的源解析受體模型之一,利用有效方差加權(quán)最小二乘法解析顆粒物的來(lái)源[10].該受體模型由一組可以用最小二乘法求解的質(zhì)量平衡方程組成,方程表明環(huán)境顆粒物受體樣品中,每種化學(xué)元素的實(shí)測(cè)濃度為排放源中該物質(zhì)濃度與源貢獻(xiàn)度乘積的線性加和.排放源的成份譜和受體樣品中各種物質(zhì)的濃度值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差均為模型所需的輸入數(shù)據(jù),模型根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出各個(gè)源的貢獻(xiàn)值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差.解析結(jié)果的優(yōu)度判斷由以下幾個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)反映[11]:回歸系數(shù)越接近于1.0結(jié)果越可靠,殘差平方和越接近于0結(jié)果越可靠,質(zhì)量平衡值在80～120%之間,T統(tǒng)計(jì)值<2.0,提示源貢獻(xiàn)值處于或低于檢出限.

2 結(jié)果與討論

2.1 PM2.5化學(xué)組分特征

2.1.1 PM2.5日均質(zhì)量濃度 根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量變化和標(biāo)況下的采樣體積,計(jì)算出PM2.5日均質(zhì)量濃度,見(jiàn)圖1.夏季PM2.5日均質(zhì)量濃度范圍為19～142μg/m3,平均值為73μg/m3,日間濃度變化小于冬季,與《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[12]城市點(diǎn)PM2.5執(zhí)行的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值相比較(75μg/m3),夏季PM2.5平均值低于標(biāo)準(zhǔn)限值;而冬季PM2.5日均質(zhì)量濃度范圍為19～392μg/m3,平均值為111μg/m3,顯著高于夏季和標(biāo)準(zhǔn)限值,且PM2.5質(zhì)量濃度波動(dòng)較大,一個(gè)月之內(nèi)有4次重污染天氣,PM2.5日均質(zhì)量濃度達(dá)到239～392μg/m3,重污染之后空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)好,PM2.5維持在與夏季相同的濃度水平.

圖1 夏季和冬季PM2.5日均質(zhì)量濃度Fig.1 The average daily mass concentrations of PM2.5in summer and winter

2.1.2 EC/OC分析 顆粒物中的碳組分主要包括有機(jī)碳(OC)和元素碳(EC)兩部分,其中EC的化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于不純的石墨,主要是來(lái)自燃燒源的直接排放[13],而OC既包括由污染源直接排放的一次有機(jī)碳(POC),也包括有機(jī)氣體在大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成的二次有機(jī)碳(SOC).觀測(cè)期間OC、EC以及OC/EC比值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1.

冬季OC和EC濃度均高于夏季,且OC/EC比值較高,將冬季4個(gè)重污染天氣進(jìn)行單獨(dú)統(tǒng)計(jì), OC/EC平均值為5.22,高于冬季平均水平并顯著高于夏季.分析其原因,采樣的氣溫可能是一個(gè)重要因素,夏季氣溫高,OC多傾向于存在于氣態(tài),易導(dǎo)致濾膜樣品中OC/EC的比值偏低;此外,也可能與冬季增加的燃煤排放、生物質(zhì)燃燒有關(guān),這類(lèi)源有較高的OC含量,同時(shí)冬季的大氣混合層高度較低,發(fā)生逆溫現(xiàn)象致使污染物不易擴(kuò)散,促進(jìn)了二次有機(jī)碳的形成.在天津[14]、廣州[15]等地研究也得到相似結(jié)果.將兩個(gè)季節(jié)OC與EC的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行一元線性回歸,見(jiàn)圖2.夏季線性回歸系數(shù)r=0.802,冬季r=0.952,提示夏冬兩季OC和EC均呈現(xiàn)較好的線性正相關(guān)的關(guān)系.

表1 夏季和冬季OC、EC測(cè)試結(jié)果(μg/m3)Table 1 The results of the concentrations of OC and EC in summer and winter (μg/m3)

圖2 夏季和冬季PM2.5中OC和EC線性關(guān)系Fig.2 Relationship between OC and EC in PM2.5samples in summer and winter

2.1.3 可溶性離子分析 將夏季和冬季9種可溶性離子的日均質(zhì)量濃度均值進(jìn)行比較,見(jiàn)圖3.除夏季NO3-、SO42-高于冬季之外,其他7種離子均為冬季高于夏季.

NO3-、SO42-、NH4+濃度較高,是北京混合功能區(qū)PM2.5中3種主要可溶性離子,其質(zhì)量濃度與相應(yīng)的氣態(tài)前體物SO2,NOx和NH3的質(zhì)量濃度及其在大氣中生成粒子的轉(zhuǎn)化率有關(guān),并受溫度和濕度等因素的影響.3種離子在夏季的二次生成量較冬季大,屬于優(yōu)勢(shì)離子,其原因可能與夏季氣溫高,紫外線較強(qiáng),易發(fā)生大氣光化學(xué)反應(yīng),生成粒徑較小的二次污染物.冬季由SO2生成SO42-轉(zhuǎn)化率雖然較低,但由于這一時(shí)期大氣中SO2的質(zhì)量濃度隨采暖期間燃煤源排放而大量增加,因此SO42-的質(zhì)量濃度仍然居9種離子之首.冬季Cl-顯著升高,也與采暖季節(jié)燃煤源排放有關(guān).此外,SO42-、Cl-、NO3-又是燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的重要組分,K+升高可能與生物質(zhì)燃燒有關(guān),Ca2+升高可能與冬季城市揚(yáng)塵增加有關(guān).

圖3 夏季和冬季PM2.5中9種可溶性離子濃度比較Fig.3 Comparison of 9soluble ion concentrations in PM2.5in summer and winter

圖4 夏季和冬季PM2.5中元素含量比較Fig.4 Comparison of element concentrations in PM2.5in summer and winter

2.1.4 元素分析 PM2.5中地殼元素包括Al、Si、Ca和Fe等,是揚(yáng)塵成分譜的主要元素.將觀測(cè)期間16種元素的含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),由于元素濃度水平差異較大,因此本研究的縱軸用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示濃度,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖4.Si、Ti、Fe、Zn、Al等元素質(zhì)量濃度較高,在0.1～10μg/m3濃度水平;Pb、Cu、Mn、Cr、Ba、Sb等在10～102ng/m3濃度水平;濃度含量最低的V、Ni、Co、Mo、Cd等元素在0.1～10ng/m3濃度水平.冬季各個(gè)元素濃度均高于夏季,但同一元素在不同季節(jié)的濃度均在同一水平上,不存在數(shù)量級(jí)的差別.本次觀測(cè)結(jié)果與我們2012年[4]和2013年[3]同時(shí)段監(jiān)測(cè)的元素濃度水平和分布特征基本一致.

2.2 來(lái)源解析

采用CMB模型,通過(guò)分析細(xì)顆粒物的源類(lèi)以及受體樣品物理化學(xué)特征,來(lái)確定各個(gè)源對(duì)受體濃度的貢獻(xiàn).在模型運(yùn)算之前,為檢驗(yàn)顆粒物的源成分是否解析完全,將測(cè)定的化學(xué)組分濃度進(jìn)行質(zhì)量重構(gòu),并通過(guò)與稱重法獲得的顆粒物質(zhì)量濃度之間的差異,探討顆粒物源成分的質(zhì)量平衡特征.

對(duì)于大氣顆粒物中的有機(jī)物,通常假定對(duì)應(yīng)于每克碳含有0.2～0.4g 其他元素(如O,H和N 等),即以1.2～1.4代表有機(jī)物相對(duì)于每克OC的平均分子量,Turpin等[16]對(duì)這一做法的合理性進(jìn)行了檢驗(yàn),認(rèn)為對(duì)城市地區(qū)的氣溶膠取1.4是合適的.土壤風(fēng)沙塵通常以特定元素的氧化物濃度相加的方法進(jìn)行估算,一般假定由6 種元素的氧化物(即SiO2、Al2O3、TiO2、CaO、FeO、Fe2O3和K2O)組成,其中包括構(gòu)成大陸地殼物質(zhì)最重要的8 種化合物中的6種,另外2種氧化物Na2O 和MgO約分別占地殼物質(zhì)質(zhì)量的3%.

將PM2.5質(zhì)量濃度及其中20余種化學(xué)組分的測(cè)定結(jié)果引入CMB模型, Al、OC和EC作為一次燃煤源的標(biāo)識(shí)組分,Al、Ca和Si作為一次揚(yáng)塵的標(biāo)識(shí)組分,OC、EC作為機(jī)動(dòng)車(chē)的標(biāo)識(shí)組分.二次粒子是由環(huán)境中氣態(tài)硫氧化物、氮氧化物等經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)生成,無(wú)法直接測(cè)量,因此目前主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的組成來(lái)代替, 用NO3-作為二次硝酸鹽的標(biāo)識(shí)組分、SO42-作為二次硫酸鹽的標(biāo)識(shí)組分,經(jīng)運(yùn)算分別得到夏季和冬季PM2.5源解析的初步結(jié)果,見(jiàn)圖5和圖6.

結(jié)果表明,夏季和冬季顆粒物的來(lái)源存在明顯變化,夏季二次硫酸鹽、機(jī)動(dòng)車(chē)和二次硝酸鹽占比居前三位,而冬季燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)和揚(yáng)塵占比居前三位.一方面提示,排放到大氣中的SO2、NOX、OC會(huì)通過(guò)一定的光化學(xué)反應(yīng)等途徑生成二次有機(jī)碳、二次硫酸鹽和二次硝酸鹽, PM2.5中的有機(jī)物、硝酸鹽、硫酸鹽和銨鹽主要由氣態(tài)污染物二次轉(zhuǎn)化生成,累計(jì)占PM2.5一半以上,是重污染情況下PM2.5濃度升高的主導(dǎo)因素,夏冬兩季這些二次污染物對(duì)大氣顆粒物的貢獻(xiàn)均不容忽視.另一方面,冬季燃煤排放的顯著增加,且采暖時(shí)期多風(fēng)揚(yáng)塵,導(dǎo)致冬季燃煤源和揚(yáng)塵源比例上升,也是兩個(gè)季節(jié)源解析結(jié)果發(fā)生變化的重要因素.

圖5 夏季PM2.5源解析初步結(jié)果Fig.5 Sources apportionment results of PM2.5in summer

圖6 冬季PM2.5源解析初步結(jié)果Fig.6 Sources identification results of PM2.5in winter

將初步源解析得到的幾大類(lèi)主要源的分擔(dān)率,與近20年北京市源解析的相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行比較,見(jiàn)表2.二次硫酸鹽和硝酸鹽貢獻(xiàn)率顯著增加,揚(yáng)塵逐年減少,燃煤貢獻(xiàn)率較上世紀(jì)有所降低但仍處于較高水平,機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)PM2.5產(chǎn)生綜合性貢獻(xiàn).首先,機(jī)動(dòng)車(chē)直接排放PM2.5,包括有機(jī)物和元素碳等;其次,機(jī)動(dòng)車(chē)排放的氣態(tài)污染物包括揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物等是PM2.5中二次有機(jī)物和硝酸鹽的前體物,同時(shí)也是造成大氣氧化性增強(qiáng)的重要催化劑.

北京市環(huán)保局2014年發(fā)布的2012～2013年度北京市PM2.5來(lái)源解析結(jié)果中,機(jī)動(dòng)車(chē)占31.1%,在本地源貢獻(xiàn)中比例最高.文獻(xiàn)[17]中對(duì)2013年北京源解析結(jié)果認(rèn)為,燃煤、二次粒子和揚(yáng)塵與本研究所占比例接近,但機(jī)動(dòng)車(chē)占比較低.本研究夏冬兩季機(jī)動(dòng)車(chē)分別位列第二,但如果兩季綜合分析,機(jī)動(dòng)車(chē)仍是最主要的污染源,其次是二次粒子和揚(yáng)塵.結(jié)果提示,隨著北京城區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的迅速增加,機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率愈加顯著.因此,加大對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染的治理力度,是當(dāng)前乃至未來(lái)有效治理北京市大氣顆粒物污染的關(guān)鍵.

目前我國(guó)省會(huì)城市已陸續(xù)開(kāi)展了源解析工作,但不同城市或不同研究機(jī)構(gòu)對(duì)同一城市所得到的源解析結(jié)果并不能簡(jiǎn)單進(jìn)行比較,主要原因是不同研究所界定的源分類(lèi)不一致,如相同的機(jī)動(dòng)車(chē)來(lái)源,有的結(jié)果包括了道路揚(yáng)塵、二次OC和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣,而有的結(jié)果僅指機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣,且最終各城市發(fā)布的均為綜合源解析結(jié)果,初始模型計(jì)算結(jié)果僅作為一項(xiàng)手段,因此本研究所提供的結(jié)果僅作為參考,規(guī)范源的分類(lèi)將是我國(guó)源解析研究和相關(guān)工作亟待解決的問(wèn)題.

表2 1989～2014年P(guān)M2.5源解析結(jié)果統(tǒng)計(jì)(μg/m3)Table 1 Sources apportionment results of PM2.5in Beijing from 1989～2014 (μg/m3)

3 結(jié)論

3.1 2014年夏季PM2.5日均質(zhì)量濃度范圍為19～142μg/m3,平均值為73μg/m3,低于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中75μg/m3;而冬季PM2.5日均質(zhì)量濃度范圍為19～392μg/m3,平均值為111μg/m3,顯著高于夏季和標(biāo)準(zhǔn)限值.

3.2 冬季OC和EC濃度均高于夏季,且OC/EC比值升高,其原因主要與冬季增加的燃煤排放、生物質(zhì)燃燒有關(guān).夏冬兩季OC和EC均呈現(xiàn)較好的線性相關(guān),表明二者具有相同的排放源.

3.3 NO3-、SO42-、NH4+濃度較高,是北京混合功能區(qū)的主要污染離子, 且在夏季的二次生成量較冬季大,屬于優(yōu)勢(shì)離子, 其原因可能與夏季氣溫高,紫外線較強(qiáng),易發(fā)生大氣光化學(xué)反應(yīng),生成粒徑較小的二次污染物.冬季Cl-顯著升高與燃煤排放有關(guān).

3.4 Si、Ti、Fe、Zn、Al等元素質(zhì)量濃度在0.1～10μg/m3濃度水平, Pb、Cu、Mn、Cr、Ba、Sb等在10～102ng/m3濃度水平; V、Ni、Co、Mo、Cd等在0.1～10ng/m3濃度水平.冬季各個(gè)元素濃度均高于夏季.

3.5 CMB模型初步解析結(jié)果表明,夏季和冬季顆粒物的來(lái)源變化顯著,夏季二次硫酸鹽、機(jī)動(dòng)車(chē)和二次硝酸鹽為前三位主要污染來(lái)源,而冬季燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)和揚(yáng)塵居前三位.

參考文獻(xiàn)：

[1] LI Lingjun, WANG Ying, LI Jinxiang.Study on atmospheric and their long-term trend in Beijing cleaning Area [J].Environmental Science, 2011,32(2):319-323.

[2] 楊 欣,陳義珍,劉厚鳳,等.北京2013年1月連續(xù)強(qiáng)霾過(guò)程的污染特征及成因分析 [J].中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2014,34(2):282-288.

[3] 張霖琳,王 超,刀 谞,等.京津冀地區(qū)城市環(huán)境空氣顆粒物及其元素特征分析 [J].中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2014,34(12):2993-3000.

[4] 張霖琳,高愈霄,刀 谞,等.京津冀典型城市采暖季顆粒物濃度與元素分布特征 [J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè), 2014,3(6):53-61.

[5] 戴樹(shù)桂,朱 坦,白志鵬.受體模型在大氣顆粒物源解析中的應(yīng)用 [J].中國(guó)環(huán)境科學(xué), 1995,15(4):252-257.

[6] HJ/T 93-2013 環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)采樣器技術(shù)要求及檢測(cè)方法 [S].

[7] HJ 618-2011 環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定 重量法 [S].

[8] 魏復(fù)盛.國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì).空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法 [M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2003.

[9] HJ 657-2013 空氣和廢氣顆粒物中鉛等金屬元素的測(cè)定電感耦合等離子體質(zhì)譜法 [S].

[10] Watson J G, Cooper J A, Huntzicker J J.The effective variance weighting for least squares calculations applied to the mass balance receptor model [J].Atmospheric Environment, 1984, 18(7):1347-1355.

[11] 李先國(guó),范 瑩,馮麗娟.化學(xué)質(zhì)量平衡受體模型及其在大氣顆粒物源解析中的應(yīng)用 [J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2006,36(2):225-228.

[12] GB 3095-2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) [S].

[13] United States Environmental Protection Agency.Particulate matter (PM2.5) speciation guidance document (Final draft) [EB/OL].http://www.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/pm25/spec/ specfinl.pdf, October 7.1999.

[14] 霍 靜,李彭輝,韓 斌,等.天津秋冬季PM2.5碳組分化學(xué)特征與來(lái)源分析 [J].中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2011,31(12):1937-1942.

[15] Duan J, Tan J, Cheng D, et al.Sources and characteristics of carbonaceous aerosol in two largest cities in Pearl River Delta Region, China [J].Atmospheric Environment, 2007,41:2895-2903.

[16] Turpin B J, Lim H J.Species contribution to PM2.5concentrations: Revising common assumptions for estimating organic mass [J].Aerosol Science and Technology, 2001,35:602-610.

[17] Huang Rujin, Zhang Yanlin, Bozzetti Carlo, et al.High secondary aerosol contribution to particulate pollution during haze events in China [J].Nature, 2014,514:218-222.

[18] 北京市環(huán)保局宣教處.北京市PM2.5來(lái)源解析正式發(fā)布[EB/OL].http://www.bjepb.gov.cn/bjepb/323474/331443/331937/ 333896/396191/index.html, 2014-04-16.

[19] 朱先磊,張遠(yuǎn)航,曾立民,等.北京市大氣細(xì)顆粒物PM2.5的來(lái)源研究 [J].環(huán)境科學(xué)研究, 2005,18(5):1-5.

[20] Zhang Y, Zhu X, Slanina S, et al.Aerosol pollution in some Chinese cities [J].Pure and Applied Chemistry, 2004,76:1227-1239.

Characterization and source apportionment of PM2.5in mixed function area during summer and winter, Beijing.

ZHANG Lin-lin, WANG Chao*, ZHU Hong-xia, YU Hai-bin, Lü Yi-bing (China National Environmental Monitoring Centre, Beijing 100012, China).China Environmental Science, 2016,36(1)：36～41

Abstract：Air particulate matter samples from mixed function area in Beijing were collected during Aug.and Dec.2014.The chemical components consisted of organic carbon (OC) and elemental carbon (EC), 9 water-soluble ions, and 16elements in PM2.5were analyzed.The chemical mass balance (CMB) method had been applied to identify the source of PM2.5.The results showed that the average daily mass concentration of PM2.5in summer was 73μg/m3, which was lower than the relevant Chinese air quality standards.While in winter, the average daily mass concentration was 111μg/m3, which was much higher than summer and the standards.The concentrations of OC and EC, and OC/EC ratio in winter were higher than in summer.And a linear correlation was identified between the OC and EC due to the same source apportionment.The secondary ions such as sulphate (SO42-), nitrite (NO3-) and ammonium (NH4+) were the most important compounds in the particles of this area, because they accounted for a large fraction of PM2.5especially in summer.The concentration of chloride ion (Cl-) was increased in winter due to the coal combustion.The concentrations of Si, Ti, Fe, Zn and Al were in the range of 0.1～10μg/m3; Pb, Cu, Mn, Cr, Ba and Sb 10～102ng/m3; V, Ni, Co, Mo and Cd 0.1～10ng/m3.The contents of all the elements were higher in winter than in summer.The results of the source apportionment showed that the major contributions of PM2.5were second sulfate, motor vehicle exhausts and second nitrite in summer, while coal combustion, motor vehicle exhausts and raise dust in winter.

Key words：Beijing；PM2.5；chemical component；source apportionment

中圖分類(lèi)號(hào)：X513

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6923(2016)01-0036-06

收稿日期：2015-05-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益科研專項(xiàng)(201309050) * 責(zé)任作者, 工程師, wangchao@cnemc.cn

作者簡(jiǎn)介：張霖琳(1980-),女,遼寧沈陽(yáng)人,高級(jí)工程師,博士,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作.發(fā)表論文30余篇.