论文部分内容阅读
为了解运城市大气细颗粒物(PM2.5)的化学组成,本项目使用武汉天虹公司TH-150C型大气颗粒物中流量采样仪于2014年7月～2015年4月对运城市PM2.5进行采集,测定了 PM2.5中18种元素组分、5种水溶性离子和碳质组分(包括有机碳OC和元素碳EC)的质量浓度,明确了运城市PM2.5的化学组成特征,并利用富集因子法和相关分析定性分析了组分的来源,为运城市PM2.5污染治理提供科学依据。研究表明,运城市PM2.5中含量较高的元素组分是Na、Si、Ca、Al、Fe,这五种元素是典型的地壳元素,五种元素含量之和占PM2.5的16.6013%,说明土壤风沙尘等开放性源类是运城市PM2.5的重要来源之一。富集因子法研究结果表明,运城市PM2.5中Zn、Cr、Cu、Pb、Ni、As、V、Na的富集因子大于10,说明人为源是造成这些元素富集的原因,Na的富集因子甚至达到29.0890,富集程度较高,可能是受到运城市特有的盐湖尘的影响。重金属潜在生态风险评价结果显示,全年来看,运城市PM2.5中Pb和As的潜在生态风险为极强,Cu的潜在生态风险强,Ni的潜在生态风险较强,Mn、Zn、Cr和Co的潜在生态风险为轻微;从季节变化来看,PM2.5中重金属潜在生态风险春、夏、秋三季相比变化不大,冬季PM2.5中重金属潜在生态风险比其他三个季节低。冬季PM2.5中碳质组分的质量浓度(TC=104.6952μg/m3)明显高于其他季节,春、夏、秋三季(TC在24.6～32.7 μg/m3之间)差异不大,冬季采暖期间,明显高于非采暖季。OC和EC的相关性分析结果显示,冬季(1月)OC和EC的相关性最好,R2为0.9195,表明冬季运城市PM2.5中OC和EC的来源较为一致,来源于燃煤和机动车排放等;而春夏季运城市PM2.5中OC和EC的相关性较差,R2分别0.5884和0.2588,说明春夏季碳质组分来源较为复杂。冬季总水溶性离子的质量浓度最高(186.7 μg/m3),其次是秋季(66.5μg/m3)、夏季(38.3μg/m3),春季最低(29.2μg/m3)。SO42-和 NOV在PM2.5中占有较高的比例,全年平均质量分数分别为19.0115%和10.0676%,是运城市PM2.5的重要组成部分。PM2.5中的NO3-/SO42-的平均值为0.5296,小于1,说明相对于移动源(机动车排放),运城市PM2.5受燃煤烟尘影响较大。本次观测期间平均硫酸盐转化比率SOR值为0.7695,硝酸盐转化比率NOR平均值为0.5466,均大于0.1,表明运城市PM2.5中的硫酸盐和硝酸盐主要来源于二次转化。观测期间运城市春、夏、冬季SO42-SO2的判定系数R2分别为0.1321、0.0033、0.1273,表明运城市大气颗粒物中的SO42-和其气态前体物S02并未呈现良好的线性关系,表明SO2向SO42-的转化还受到其他复杂因素的制约。观测期间运城市春、夏、冬季NO3-和NO2的判定系数R2分别为0.1677、0.1836、0.0305,表明大气颗粒物中的NO3-和其气态前体物N02相关性不强,NO2向NO3-的转化还受到其他复杂因素的影响。PM2.5质量重构结果显示,运城市年均PM2.5的组成是:地壳物质28%,SO42-19%,有机物15%,元素碳11%,NO3-10%,重金属1%。春季:地壳物质32%,SO42-14%,有机物13%,元素碳9%,NO3-4%,重金属2%;夏季:地壳物质36%,SO42-25%,有机物13%,元素碳11%,NO3-4%,重金属2%;秋季:地壳物质30%,SO42-17%,有机物13%,元素碳10%,NO3-15%,重金属1%;冬季:地壳物质15%,SO42-20%,有机物20%,元素碳14%,NO3-17%,重金属1%。