徐 潔，閆喜鳳

(1.江西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，南昌 330077；2.東華理工大學(xué)，南昌 330013)

PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于2.5 μm的顆粒物[1，2]，其成分復(fù)雜，能夠較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于大氣當(dāng)中，不僅對(duì)空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度產(chǎn)生較大的影響，還會(huì)對(duì)人體健康造成危害[3，4]，因而受到各級(jí)政府和廣大學(xué)者的關(guān)注。

萍鄉(xiāng)市以丘陵地貌為主，山地、丘陵和盆地錯(cuò)綜分布，地貌較為復(fù)雜[5]。全市整個(gè)地勢(shì)南北高，中部略低，為馬鞍形；區(qū)域內(nèi)風(fēng)速較小，靜風(fēng)頻次偏高，不利于大氣水平擴(kuò)散，遇不利天氣，污染物易于累積造成大氣污染。2015-2020年，萍鄉(xiāng)市PM2.5年均濃度逐年降低，但由于缺乏本地化的細(xì)顆粒物成分譜，導(dǎo)致對(duì)細(xì)顆粒物的精準(zhǔn)科學(xué)管控仍面臨一定的壓力。該研究通過(guò)在江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電公司點(diǎn)位進(jìn)行PM2.5的解析工作，探討大氣細(xì)顆粒物的污染成因與時(shí)序變化，以期為萍鄉(xiāng)市細(xì)顆粒物的管控提供數(shù)據(jù)支持與科學(xué)依據(jù)。

1 樣品監(jiān)測(cè)分析和解析方法

1.1 樣品監(jiān)測(cè)

本研究監(jiān)測(cè)設(shè)備為大氣顆粒物組分監(jiān)測(cè)車(chē)，具體監(jiān)測(cè)儀器包括Sunset Laboratory半連續(xù)OC/EC分析儀、瑞士萬(wàn)通在線離子色譜分析儀、Xat 6000型大氣重金屬監(jiān)測(cè)儀。

選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位位于省電力公司萍鄉(xiāng)供電公司，屬于城市中心區(qū)，距離中醫(yī)院國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)東200米；監(jiān)測(cè)時(shí)間為2021年1月19日-1月27日。

1.2 化學(xué)成分分析和質(zhì)控方法

1.3 解析方法

解析方法為數(shù)學(xué)算法[6]采用美國(guó)環(huán)保署發(fā)布的 PMF模型[7]，對(duì)模型的輸入資料進(jìn)行檢驗(yàn)，從110個(gè)樣品中篩選出108個(gè)有效樣品參與模型計(jì)算[8]。參與計(jì)算的樣品數(shù)超過(guò)最小樣品數(shù)45個(gè)，符合有效計(jì)算的要求[9]。模型輸入的樣品資料具體包括26種化學(xué)組分、PM2.5質(zhì)量濃度和各組分的不確定性資料。對(duì)SO2、NO2、CO、PM2.5和PM2.5-10(粗顆粒物)共6項(xiàng)污染因子進(jìn)行百分比成分譜化，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化特征譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)控檢驗(yàn)結(jié)果

2.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段環(huán)境空氣質(zhì)量

2021年截至1月27日，萍鄉(xiāng)市綜合指數(shù)6.51，六項(xiàng)參數(shù)(PM10、PM2.5、CO、SO2、NO2、O3)濃度分別為121 μg/m3、79 μg/m3、1.6 μg/m3、22 μg/m3、42 μg/m3、52 μg/m3。

2.2.1 監(jiān)測(cè)時(shí)段PM2.5化學(xué)組成特征分析

1月19日至27日，中醫(yī)院國(guó)控點(diǎn)位擴(kuò)散條件一般，多個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)以PM2.5為首要污染物的輕、中度污染天氣，其中23日9時(shí)AQI高達(dá)205，屬重度污染，PM2.5濃度155 μg/m3。圖1可知，PM2.5高值主要受硝酸鹽、硫酸鹽的增長(zhǎng)影響，部分時(shí)段OC的增長(zhǎng)影響顯著。

圖1 污染物時(shí)序分布

1月20日19時(shí)至20時(shí)，23日19時(shí)至21時(shí)等短時(shí)污染時(shí)段，受OC組分的影響較大，硝酸鹽和硫酸鹽組分未出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，同時(shí)氣態(tài)物NOX同步升高，一次源影響顯著，判斷主要受移動(dòng)源(機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣)影響。

1月21日10時(shí)至23日14時(shí)，26日5時(shí)至27日4時(shí)污染時(shí)段，受硝酸鹽和硫酸鹽的影響較大，二次源影響顯著。其中23日9時(shí)重度污染時(shí)段，氣態(tài)物NOX和SO2均出現(xiàn)明顯升高，OC小幅度上升，判斷受一次源如固定燃燒源的污染疊加影響。

2.2.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段PM2.5來(lái)源解析

本研究通過(guò)PMF模型多次運(yùn)行程序，試驗(yàn)不同因子參數(shù)和不確定性參數(shù)，尋找最小目標(biāo)函數(shù)值，同時(shí)觀察殘差矩陣值，最終得到 7類(lèi)因子的貢獻(xiàn)率和成分譜，如圖2。

圖2 污染源物種濃度占該物種的百分比

因子1為揚(yáng)塵來(lái)源，該源中有大量的地殼成分，如Si、Ca、Fe等，是揚(yáng)塵污染的典型示蹤元素[10]。

因子2為金屬工業(yè)源，該源中Zn、Mn、Fe等具有較高占比，是金屬工業(yè)污染的典型示蹤元素。

因子3為工藝過(guò)程源，水溶性離子占比較低，Se、As、Fe、Mn、Cu等元素具有相對(duì)較高占比，符合冶金等工藝過(guò)程典型污染特征[11]。

因子7的化學(xué)組分沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的指示性特征，故被定義為其它來(lái)源。

本次研究監(jiān)測(cè)點(diǎn)位源解析結(jié)果表明，本地二次氣溶膠生成貢獻(xiàn)為49.3%，一次排放源貢獻(xiàn)占比為50.7%。一次排放源中，工業(yè)相關(guān)源(工藝過(guò)程、固定燃燒源和金屬工業(yè))和移動(dòng)源為主要貢獻(xiàn)源，占比分別為23.8%和15.5%；揚(yáng)塵源占比為7.0%；此外，還存在4.4%的其他污染源(農(nóng)業(yè)源、生活源等)。

3 結(jié)論

(1)組分監(jiān)測(cè)車(chē)萍鄉(xiāng)市監(jiān)測(cè)期間數(shù)據(jù)質(zhì)控檢驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足質(zhì)控要求。

圖3 PM2.5污染源貢獻(xiàn)率

源解析研究結(jié)果表明，本地二次氣溶膠生成貢獻(xiàn)為49.3%，一次排放源貢獻(xiàn)占比為50.7%。一次排放源中，工業(yè)相關(guān)源和移動(dòng)源為主要貢獻(xiàn)源，占比分別為23.8%和15.5%；揚(yáng)塵源占比為7.0%；此外，還存在4.4%的其他污染源(農(nóng)業(yè)源、生活源等)。其中，工業(yè)相關(guān)污染源中固定燃燒源(燃煤、燃?xì)獾?占比最大，為10.7%，其次為工藝過(guò)程源(機(jī)械制造、焦化、石化、煙花生產(chǎn)等)占比為10.1%，金屬工業(yè)(金屬鍛造、冶煉等)占比最少，為3.0%。