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随着北京大都市的快速发展,北京市常住人口数量已达两千多万人,带来能源、交通等需求迅猛增加,同时,一系列大气污染问题也随之而来,灰霾污染已成为人们生活中关注的焦点之一。2014年北京市环境公报显示,北京市PM2.5的主要来源有机动车、燃煤、工业生产和扬尘等,其中扬尘的贡献为14.3%。随着城市道路交通建设的加快以及机动车保有量的增加,道路扬尘已成为城市大气颗粒物污染的重要来源之一,控制道路扬尘正逐渐成为城市大气颗粒物污染治理的重要手段之一。因此,深入开展北京市典型区域道路扬尘污染特征和来源研究将为环境管理部门制定北京市道路扬尘排放控制对策提供基础数据支持,对进一步研究大气区域复合型污染具有重要的指导意义。 本研究以北京市城区四环以内为主要研究区域,在春夏秋冬四季代表月(4、7、10、1月)分别采集道路扬尘样品,通过对样品进行筛分、再悬浮处理,采集扬尘颗粒物PM2.5和PM10,并采用ICP-MS、IC和热/光碳分析仪分析了道路扬尘中化学组分无机元素、水溶性离子、有机碳OC和元素碳EC的含量,获得道路扬尘PM2.5和PM10的化学组分;分析研究了道路扬尘中化学组分的粒径分布特征、时间变化和空间分布特征;采用因子分析法对道路扬尘进行了来源解析;采用Mg/Al示踪法估算了道路扬尘对大气颗粒物中矿物组分的贡献量,并在此基础上估算了道路扬尘对大气细颗粒物PM2.5中污染元素的贡献量。结果表明: 道路扬尘中地壳元素Ca、Al、Fe、Mg、Na的含量较高,Ti、Mn、Sr、V和Ce的含量较低,它们在PM2.5中含量约占PM10的33%-50%,主要富集于粗颗粒中。污染元素中Zn和S含量较高,Ni、Cu、Cr、Pb含量较低,它们在PM2.5中含量约占PM10的65%-88%,主要富集于细颗粒中。PM2.5和PM10中地壳元素均呈现出春冬季浓度较大、夏秋季浓度较低的特点;污染元素Ni、Cu、Cr、Pb、Zn表现为冬季含量最高、春季次之、夏季含量最低的特征,而污染元素S则为冬夏含量明显高于春秋季。道路扬尘PM2.5和PM10中地壳元素在三环和建筑区浓度较高;污染元素Cr、Cu、Zn、Pb在四环以内城区和垡头施工区浓度较高;S在四环以内城区均表现为高浓度。 道路扬尘中含量较高的水溶性离子有Ca2+、Cl-、SO42-和Na+,Mg2+、NO3-、NO2-和NH4+含量较低。Na+、Mg2+和Ca2+在PM2.5中的含量约占PM10的含量小于50%,主要富集于粗颗粒中。SO42-、NO3-、NO2-、NH4+和Cl-在细颗粒物中含量占粗颗粒的60%-90%,易富集于细颗粒中。道路扬尘PM2.5和PM10中Mg2+和Ca2+的季节变化为春季>冬季>秋季>夏季;Na+和Cl-在冬季呈现出高浓度,春季含量也较高,夏秋季含量较低;而K+则表现为秋季浓度最高,其他三季浓度变化不明显;SO42-、NO3-、NH4+季节浓度变化为冬季>夏季>秋季>春季。道路扬尘PM2.5和PM10中Mg2+和Ca2+在建筑活动较为频繁的三环路和建筑区含量较高;Na+、Cl-和K+在四环以内城区均无明显的变化特征;SO42-、NO3-和NH4+则在南部城区浓度最高,东部次之,西部和北部城区浓度最低。 道路扬尘中含量较高的碳质组分为OC和SOC,EC含量较低。其中,EC在PM2.5和PM10中的含量比值约为47%,主要富集于粗颗粒中;OC和SOC的PM2.5/PM10分别为80%和89%,主要富集于细颗粒中。PM2.5和PM10中各碳质组分有相似的时空分布特征。OC、TC和SOC都呈现出秋冬季节浓度较高、春夏季节浓度较低的特点。OC在北京城区都表现出较高的浓度;EC在居民区含量明显低于城区含量;而SOC则在施工区表现出较高浓度。 北京市道路扬尘主要来自于土壤尘、交通/燃煤混合源、机动车排放和燃煤排放。本地源是北京市大气细颗粒物中矿物组分的主要贡献源,春夏秋冬四季中本地源的贡献率分别为40.69%、63.10%、58.28%和54.14%。道路扬尘对大气细颗粒物PM2.5中污染元素Cr、Cu、Zn、Pb、S的贡献量分别为2.03%-18.68%、1.49%-10.30%、1.23%-7.41%、0.40%-5.18%和0.19%-1.19%,且在春季贡献量最高、而在秋季贡献量最低。