摘 要：本篇文章以某城市數(shù)據(jù)為例，對(duì)市區(qū)內(nèi)的PM2.5中的元素碳、有機(jī)碳進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析得知其污染特征，根據(jù)白天、夜間時(shí)段內(nèi)PM2.5的濃度，得出它的變化趨勢(shì)。希望本文的研究能夠?yàn)樽x者提供有益參考。

關(guān)鍵詞：PM2.5；有機(jī)碳；元素碳；污染特征

有機(jī)碳和元素碳，是大氣顆粒物（PM2.5）濃度最大的兩大形式，其中前者具有較高的吸附活性，在空氣的流動(dòng)中會(huì)捕獲污染物，由此發(fā)生形態(tài)的變化。而后者主要吸收可見(jiàn)光、紅外光，它在空氣中的濃度變化，會(huì)直接影響著可見(jiàn)度。有機(jī)碳在大氣活動(dòng)中為相關(guān)化學(xué)反應(yīng)提供氧化劑，從而出現(xiàn)光線(xiàn)散射作用。元素碳產(chǎn)生的污染物，則與人息息相關(guān)，也是衡量某個(gè)地區(qū)空氣污染的重要指標(biāo)。

一、有機(jī)碳、元素碳測(cè)量試驗(yàn)準(zhǔn)備以及方法

在1月至9月，對(duì)某市區(qū)的PM2.5中的有機(jī)碳、元素碳進(jìn)行測(cè)量，位置安排在該城市的市中心，儀器安防高度在建筑樓頂，高度大于在30m。測(cè)量的儀器為RP1400a顆粒物分析，以此測(cè)定PM2.5的濃度，為了防止在這過(guò)程中濕度對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，需要在測(cè)量開(kāi)始前與測(cè)量過(guò)程中，將測(cè)試樣品進(jìn)行加熱處理，使其保持在50℃左右。

測(cè)量?jī)x器基于熱解法原理，用切割頭分離大氣顆粒物，再利用有機(jī)碳、元素碳的揮發(fā)特性，針對(duì)二氧化碳進(jìn)行測(cè)量，從而得到PM2.5中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

二、測(cè)量過(guò)程以及結(jié)果分析

1、測(cè)量氣象條件以及月段測(cè)量結(jié)果

首選是氣象條件，1月份測(cè)量地區(qū)的溫度變化在-10℃到5℃之間，平均氣溫保持在-1.2℃。當(dāng)月的主要風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，平均風(fēng)速達(dá)每秒2.6m，這一時(shí)期的風(fēng)速變化范圍較大，從0.1m～7.3m/s不等，平均濕度在40.9%。

根據(jù)1～9月這一時(shí)期的PM2.5測(cè)量結(jié)果，樣本數(shù)為435個(gè)。結(jié)果如下：1、有機(jī)碳濃度平均值為11.2，標(biāo)準(zhǔn)偏差7.3，最小值1.6，最大值30.6；2、元素碳的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最小值、最大值分別為5.9、4.9、0.3、20.4。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以得知，在測(cè)試時(shí)期內(nèi)PM2.5的有機(jī)碳比元素碳的平均值更高，并且呈現(xiàn)較大的變化幅度。有機(jī)、元素碳的平均值，分別為11.2ug/m3和5.9ug/m3，其中前者濃度變化范圍在1.6ug/m3～30.6ug/m3之間，后者變化范圍在0.3ug/m3～20.4ug/m3之間。將測(cè)量地區(qū)的有機(jī)碳與其他城市同時(shí)段的濃度相對(duì)比，低于B城（18.5ug/m3），高于C城（10.3ug/m3）。在元素碳濃度方面，測(cè)量地區(qū)低于B城（7.3ug/m3）、C城（8.4ug/m3）[1]。

根據(jù)這次測(cè)試，可以得知PM2.5濃度平均值為78ug/m3，有機(jī)碳與元素碳在PM2.5的比重分別為7.7%、14.6%，兩者質(zhì)量相加相當(dāng)于PM2.5質(zhì)量的22.3%，由此可以得知兩個(gè)元素是PM2.5的重要組成部分。再進(jìn)一步對(duì)于PM2.5與其他兩者進(jìn)行分析，可以得知濕度對(duì)有機(jī)碳、元素碳的影響，它們的相關(guān)系數(shù)均>0.8.

根據(jù)有機(jī)碳、元素碳的產(chǎn)生來(lái)源分析，可以得知機(jī)動(dòng)車(chē)以及燃煤設(shè)備是主要的排放單元。根據(jù)濕度對(duì)其他三者相關(guān)性分析，PM2.5受濕度影響最大，主要是因?yàn)槠浜辛蛩猁}、硝酸鹽等物質(zhì)。

2、日段內(nèi)有機(jī)碳和元素碳的變化特征

按一天24小時(shí)的有機(jī)碳、元素碳濃度分析，得出兩者的變化曲線(xiàn)，然后將不同時(shí)段的有機(jī)碳濃度除以元素碳濃度，由此得出該日段的變化曲線(xiàn)。根據(jù)某一日短的測(cè)量結(jié)果顯示，有機(jī)、元素碳在日漸的濃度變化相似，都是在夜間較高，而在日漸降低。此外在0：00～8：59這一時(shí)間段內(nèi)，有機(jī)碳的濃度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在9：00～17：59之間，濃度變化較小，處于全日較低水平，并從18點(diǎn)開(kāi)始濃度才有所升高，并在0：00左右濃度達(dá)到最大值。

關(guān)于元素碳的濃度變化，則是從0：00開(kāi)始逐漸降低濃度，這種下降趨勢(shì)持續(xù)到下午，然后再開(kāi)始緩慢提升。若是排除該測(cè)量地區(qū)源排放問(wèn)題，單純考慮天氣變化的因素，那么有機(jī)碳和元素碳的濃度變化規(guī)律是同步的[2]。

將12：00～17：59之間的有機(jī)碳的數(shù)據(jù)除以元素碳的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前采暖強(qiáng)度較低，同時(shí)元素碳排量較少，除以得到的值較高。但是從18：00開(kāi)始，下班高峰期到來(lái)，測(cè)量區(qū)域內(nèi)的車(chē)流量和采暖強(qiáng)度也隨之增加，有機(jī)碳除以元素碳的值正逐步降低。在3：00～5：59之間，發(fā)現(xiàn)由于測(cè)量地區(qū)減少了人為活動(dòng)，有機(jī)碳和元素碳兩者的排放量都顯著減少，其中后者的比例降得更大，相應(yīng)的有機(jī)碳/元素碳的值有所增加。

為了進(jìn)一步分析這種變化的原因，又根據(jù)PM2.5在該日短的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳、元素碳濃度降低原因，發(fā)現(xiàn)與當(dāng)時(shí)天氣變化大有很大的關(guān)系。選取的日段冷空氣頻繁影響，使得大風(fēng)、下雪天氣并存，由此影響帶起活動(dòng)中各種污染物的運(yùn)動(dòng)情況，所以呈現(xiàn)規(guī)律性不強(qiáng)的濃度變化特點(diǎn)。鑒于此，將測(cè)量的數(shù)據(jù)壓縮到3個(gè)小時(shí)內(nèi)，以此降低測(cè)量數(shù)據(jù)分析不規(guī)律性的影響。這樣的操作方式，可以得知當(dāng)日機(jī)動(dòng)車(chē)、采暖以及天氣對(duì)當(dāng)日空氣PM2.5中有機(jī)碳、元素碳的而影響，以及它們呈現(xiàn)的變化規(guī)律。

綜合上述，有機(jī)碳和元素碳占了PM2.5的22.3%的比重，對(duì)測(cè)量地區(qū)1～9月的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，有機(jī)碳、元素碳的平均濃度為11.2ug/m3、5.9ug/m3，產(chǎn)生來(lái)源主要是機(jī)動(dòng)車(chē)和燃煤設(shè)備。針對(duì)某一日段的濃度變化曲線(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)兩者濃度變化保持著一致的規(guī)律，只有在發(fā)生變化情況明顯的天氣下，才會(huì)出現(xiàn)大的差異。

參考文獻(xiàn)

[1]張晶晶，張清花.昌吉市典型區(qū)域PM_（2.5）中有機(jī)碳和元素碳污染特征分析[J].新疆環(huán)境保護(hù)，2018，40（01）：24-26+32.

[2]李晶，曲健，李哲，等.沈陽(yáng)市環(huán)境空氣PM_（2.5）中有機(jī)碳、元素碳的污染特征研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2018，38（01）：50-54.

作者簡(jiǎn)介：

戴煒帥（1993-11-22）男，漢族，籍貫浙江樂(lè)清，學(xué)歷研究生 研究方向：大氣污染

（作者單位：浙江師范大學(xué)）