兰州市主城区春季PM2.5空间分布及水溶性离子污染特征＊

2020-10-09程慧波

甘肃科技 2020年16期

程慧波

（甘肃省环境监测中心站，甘肃兰州 730000）

近年来，随着经济发展以及城市化进程加快，大气环境污染日益加重，兰州市主城区作为大气环境同人类活动之间物质、能量、动量以及水汽交换的重要场所[1-3]，PM2.5时空分布以及组成成分对兰州市主城区的生态环境以及人群健康等有着重要的影响。通过地形地貌因素的分析、污染源的调查、气象因素的研究以及二次污染颗粒物的形成条件分析等因素有助于表征大气颗粒物的空间分布，借助地理信息系统（GIS），能够更加直观地区研究颗粒物空间分布态势特征[4-5]。水溶性离子是PM2.5的重要组成部分，二次无机离子是颗粒物污染过程中的重要化学物种[6-8]。当前，国内对PM2.5的离子浓度、季节变化以及区域分布做了大量的研究，许多研究发现很多地区水溶性离子组成成分受局地源的影响较大。本研究以兰州市主城区PM2.5为研究对象，在春季开展样品采集及水溶性离子分析，研究兰州市主城区PM2.5时空分布特征及PM2.5中水溶性离子的质量浓度、及来源特征，以期为兰州市主城区后续开展PM2.5时空分布、组成特征及污染成因提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集

本次研究在兰州市主城区兰炼宾馆、职工医院、生物研究所、铁路设计院4个站点进行样品采集。样点布设综合考虑了兰州市主城区的地理位置以及气候条件，布设点位具有代表性。选用中流量TH-150F型进行采样，流速为100L/min，采样前后标准滤膜在恒温恒湿箱中进行保存。采样时间为：2014年4月1日-2014年4月10日（春季）。

1.2 监测仪器和分析方法

本文研究各样点监测仪器为河北先河PM10/PM2.5颗粒物XHPM2000E自动监测仪（监测采样时间为2014年4月1日—6月30日）；分析仪器为美国戴安（Dionex）公司生产的ICS.2000离子色谱仪。在分析过程中使用上海超声SKQ-2200智能超声波仪进行消解样品。

2 结果与讨论

2.1 PM2.5空间分布特征

根据4个监测点位PM2.5颗粒物XHPM2000E自动监测仪监测数据，对兰州市主城区2014年铁路设计院、七里河区职工医院、西固区兰炼宾馆、生物制品研究所4个监测点位的PM2.5春季平均值在ArcGIS中进行空间插值，得到了2014年年兰州市主城区春季PM2.5污染的空间格局分布图，如图1所示。

图1 2014年兰州市主城区春季PM2.5颗粒物空间分布插值图

从图1可以看出2014年春季兰州市主城区PM2.5空间分布呈现出了片状、点状和条带状的分布模式，高值区域主要分布在兰州市主城区东边区域，该区域PM2.5浓度值在0.063～0.081mg/m3，该区域存在大量的物流公司存在，人流车辆较大，居民生活以及机动车辆尾气排放等因素造就了该区域PM2.5浓度值要高于其他区域。以黄河为主线的中间区域则PM2.5浓度值整体保持在0.06mg/m3左右。

2.2 水溶性离子污染特征

对2014年兰州市主城区春季大气颗粒物PM2.5进行水溶性离子实验分析得出的结果见表1。

表1 兰州市主城区2014年春季PM2.5水溶性离子浓度

从2014年兰州市主城区春季4个采样点水溶性离子实验室分析结果发现：兰炼宾馆阴离子浓度排列顺序为 SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，阳离子浓度排列顺序为 Na+＞Ca2+＞K+＞NH4+＞Mg2+；铁路设计院水溶性阴离子的排列顺序为 SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，阳离子浓度排列顺序为 Na+＞Ca2+＞K+＞NH4+＞Mg2+；生物研究所水溶性阴离子浓度排列顺序为SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，阳离子浓度排列顺序为：Ca2+＞Na+＞K+＞Mg2+＞NH4+；职工医院水溶性阴离子浓度排列顺序为 SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，阳离子浓度排列顺序为 Ca2+＞Na+＞K+＞NH4+＞Mg2+。从水溶性阴阳离子的排序结果可以发现兰炼宾馆同铁路设计院排序一致，生物研究所同职工医院排序基本一致，说明了兰州市主城区春季PM2.5主要污染物来源结构基本类似。从水溶性阴阳离子的分析结果可以发现：Cl-、NO3-、SO42-是阴离子中的主导离子，Ca2+、Na+是阳离子中的主导离子，经过实验室分析得出，PO43-离子在所有的采样点中均未检出。