北京主要交通区域不同功能区空气悬浮物组成分析

(1.北京应对气候变化研究和人才培养基地，北京 100044；2.中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048；3.北京建筑大学环境与能源工程学院，北京 100044)

北京主要交通区域不同功能区空气悬浮物组成分析

岳冠华1于英汉2吕国琴3郭丽平3张雪瑶3

(1.北京应对气候变化研究和人才培养基地，北京 100044；2.中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048；3.北京建筑大学环境与能源工程学院，北京 100044)

随着城市机动车的飞速发展，目前北京市机动车保有量位居全国各大城市前列，其中私人小汽车的保有量为全国第一位，近年来一直呈快速上升之势。机动车的激增不仅极大地增加了城市的交通压力，而且排放的污染物是制造雾霾天气的主要来源之一，对北京市的气候变化有着极大的影响。本研究通过采集并分析测定采暖期和非采暖期内北京市不同交通区域内大气环境中PM2.5的化学组成，找到了各种机动车污染物的时空分布规律及其成分之间的差异，从而可以有针对性的制定相关措施，减少机动车尾气污染对环境和人体的危害。

北京；交通区域；空气悬浮物；组成分析

1 引 言

近年来中国大城市的机动车增长迅速，例如北京、成都、武汉等城市机动车年增长率均在20%以上[1]。截止到 2013年底，北京市机动车数量已经达到了惊人的543.7万辆[2]，而且数量还在不断增加，一年的净增量就几乎与香港的机动车保有总量相当。机动车行业是能源消耗大户，机动车消耗了全部70%以上的汽油、50%以上的柴油和几乎100%的煤油[3]。机动车的快速增长导致城市交通严重拥堵和空气污染，同时与发达国家相比，我国城市交通区域的PM2.5浓度水平高的更多[4-5]，因此有针对性的研究机动车发展对城市气候变化的影响极其相关的应对措施已经刻不容缓。由于受到各种条件的影响，城市大气环境中机动车污染物的浓度始终处在不断地变化当中，在不同的交通区域，空气悬浮物的主要成分也不尽相同。

2 实验

2.1 实验原理

使一定体积的空气进入空气切割器，使空气中的悬浮颗粒物进行分离，小于2.5μm的微粒随着气流经分离器的出口被阻留在已恒重的滤膜上。根据采样前后滤膜的重量差及采样体积，计算出颗粒物的平均浓度。运用X射线荧光光谱方法(XRF)对采集到的颗粒物样品的部分金属元素的含量进行分析，使用热解分析仪对样品的的有机碳和无机碳含量金策测定，同时使用离子色谱对样品的部分离子的含量进行测定。

2.2 实验仪器

崂应2030中流量采样器；FA-2004精密电子分析天平(常州科源电子)；Rigaku ZSX Primus II X射线荧光光谱仪；DRI Mode 2001A型热解分析仪；LC-20A离子色谱仪；聚丙烯滤膜。

2.3 实验区域

采样点位的选择注意一下几点：(1)采样点附近无高大建筑物遮挡，采样点比较开阔，没有遮挡；(2)采样点附近的干扰源较少，排除偶然性因素影响；(3)采样点具有代表性，能代表某一功能区内的颗粒物组成。考虑到以上原则，按城市道路、郊区道路、居民生活区区、餐饮娱乐区四类功能区分别采样。采样点位如表1所示，点位示意图如图1所示。

表1 受体样品采样点位

图1 受体样品采样点位分布示意图

2.4 研究内容

(1)使用崂应2030型大气颗粒物采样器，选取非采暖期(2014年6月11日～2014年6月17日)和采暖期(2014年11月21日～2014年11月27日)两个时间段作为采样周期，在不同交通区域内设置多个采样点内进行PM2.5悬浮颗粒物的采样，受体采样高度为1.2m，采样流量为100L/min，每个滤膜采集36h(每工作4h中间停机1h)，将收集到PM2.5受体样本的滤膜妥善保存。同时选取合适的采样点，收集源类颗粒物样品。

(2)对采集到的不同颗粒物样品进行化验，分析其无机元素、重金属元素、碳元素和无机离子等四类化学组分的含量。

(3)对全年内不同时期、不同交通区域内的PM2.5组成进行对比解析。

3 结果与讨论

3.1 实验结果

表2 北京市部分区域受体细颗粒物成分谱(%)

根据表2，按照地壳元素、碳元素、重金属元素、无机离子和其他五种不同类型的组分，将各样品的元素含量进行分类，各组分的含量如表3所示，同时可以做出如图2所示的柱状图，直观的表示各类型组分的含量差异。

表3 北京市PM2.5受体样品在采暖期和非采暖期中不同类型组分的百分含量(%)

图2 北京市PM2.5受体样品在采暖期和非采暖期中不同类型组分的含量

3.2 实验结果分析

(1)无论在采暖期还是非采暖期，四个交通功能区的PM2.5样品中无机离子和碳元素的含量都较高，而地壳元素(不含氧元素)和重金属含量都较低，说明PM2.5受体样品主要由碳元素和二次粒子组成。

(2)四个交通功能区PM2.5样品的无机离子含量还是碳元素含量，在非采暖期都高于采暖期。这可能是由于非采暖期气温较高，利于二次粒子产生，同时由于在非采暖期道路扬尘浓度显著降低，造成碳元素的百分含量上升。

(3)无论在采暖期还是非采暖期，城市交通区和近郊交通区域的无机离子含量、碳元素含量和重金属含量都要高于居住区和餐饮娱乐区，而机动车排放是造成含量差异的主要原因。

4 结 论

PM2.5的化学组成非常复杂，主要由地壳元素、无机离子、有机碳与元素碳和一些重金属元素组成。不同时期不同点的PM2.5组成相差极大。无论在采暖期还是非采暖期，城市交通区和近郊交通区域的无机离子含量、碳元素含量和重金属含量都要高于居住区和餐饮娱乐区，而机动车排放是造成含量差异的主要原因。

[1]傅立新，郝吉明，何东全等.北京市机动车污染物排放特征[J].环境科学，2000，21(3)：68-70.

[2]谢绍东，张远航.我国城市地区机动车污染现状与趋势[J].环境科学研究，2000，13(4)：22-25.

[3]北京市统计局.2005—2011北京市统计年鉴[EB/OL].北京：中国统计出版社.http：//www.bjstats.gov.crd.

[4]陈建华，王玮，刘红杰等.北京市交通路口大气颗粒物污染特征研究(I)-大气颗粒物污染特征及其影响因素[J].环境科学研究，2005，15(2)：34-38.

[5]朱易.南宁市大气颗粒物TSP、PM10、PM2.5污染水平研究[J].环境污染与防治，2004，26(3)：65-73.

[6]白煜，罗海江，封雪，等.北京与杭州空气污染物变化特征研究[J].环境与可持续发展，2016，41(4):173-178.

[7]王钼婕，张明顺.空气污染防治:欧盟的经验及对我国的启示[J].环境与可持续发展，2016，41(4):86-88.

[8]蒋春来，王金南，宋晓晖，吴红.基于环境质量的大气总量减排管理体系研究[J].环境与可持续发展，2016，41(1):29-32.

AnalysisontheChemicalCompositionofAtmosphericSuspendedMattersinDifferentFunctionalAreasofBeijing'sMainTrafficAreas

YUE Guanhua1YU Yinghan2LV Guoqin3GUO Liping3ZHANG Xueyao3

(1.Beijing Climate Change Respond Research and Education Centre(BCCRC)，Beijing，100044； 2.China Institute of Building standard design and research，Beijing 100048； 3.Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture，Environment and Energy Engineering，Beijing 100044)

With the rapid development of urban motor vehicles，now the number of motor vehicles in Beijing ranks first in the major cities in China. Among those motor vehicles，the number of private cars is the highest in the country and has been rapidly rising in recent years. The surge in motor vehicles has not only greatly increased traffic pressure，but also emitted pollutants as one of the major sources of smog and has a huge impact on climate change in Beijing. In this study，by collecting and analyzing the chemical composition of atmospheric suspended matters in different functional areas of Beijing's main traffic areas during the heating period and the non-heating period，the composition law of atmospheric suspended matter was found and its source was summarized. According to the law and the summary，relevant measures can be developed to reduce the environmental and human hazards of motor vehicle exhaust pollution.

Beijing，traffic area，atmospheric suspended matter，composition analysis

岳冠华，硕士，副教授，从事气候变化、环境化学、节能减排及再生资源循环利用等方面研究

于英汉，理学硕士，研究方向为环境规划与管理

文献格式：岳冠华 等.北京主要交通区域不同功能区空气悬浮物组成分析[J].环境与可持续发展，2017，42(6)：143-145.

X21

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1673-288X(2017)06-0143-03