某市短期细颗粒物污染原因分析

1 颗粒物源监测分析

1.1 监测信息

采样地点：某市生态环境局监测站点；时间：2019 年12 月28 日0：00 至2020 年1 月5 日23：00。

1.2 空气质量分析

整体空气质量分析

对某市生态环境局监测站点PM2.5质量浓度监测期间分析，其优、良等级占比为91.2%，轻度污染等级占比为8.8%。期间PM2.5小时值最高为108μg/m3，出现在1 月4 日23：00。

1.3 空气质量各参数分析

监测期间点位周边空气质量各参数小时值变化情况如图1 所示。整个监测期间点位周边环境O3、CO、PM2.5、PM10、NO2、SO2污染物浓度均值分别为：30.1μg/m3、0.6mg/m3、40.6μg/m3、79.7μg/m3、45.7μg/m3、13.2μg/m3。

图1 监测期间空气质量参数变化情况

1.4 气象参数分析

对监测期间监测点位周边气象数据小时变化进行分析。监测期间，风速范围为0.2～3.2m/s；气压范围为1016.6～1039.5 hPa，大气相对湿度范围为39.6%～83.9%，气温范围为-2.9～12.2℃，大气相对湿度与气温二者间呈现出较为明显的负相关关系。监测期间点位主导风向为偏东风和东北风，风速大多集中在2m/s 左右。

2 整体颗粒物信息分析

2.1 颗粒物变化趋势分析

监测期间获得具有测径信息的颗粒物（SIZE）2119547 个，同时有正、负谱图的颗粒（MASS）325008。由图2 可以看出，SPAMS所测得颗粒物数浓度与PM2.5质量浓度变化趋势较为一致，相关系数r 值为0.64，说明SPAMS 所得颗粒物数浓度一定程度上可以反映大气细颗粒物的污染状况。

图2 SPAMS 数浓度与PM2.5质量浓度趋势对比图

2.2 源解析结果

基于监测结果，参照《大气颗粒物来源解析技术指南》，结合当地的能源结构，按照环境管理需求对细颗粒物排放源进行分类，将采集到的颗粒物分为餐饮、扬尘、生物质燃烧、机动车尾气、燃煤、工业工艺源、二次无机源以及其它8 大来源。其中餐饮源为餐饮饭店油烟排放；扬尘源包含建筑扬尘、道路扬尘、地表土壤尘等排放颗粒；生物质燃烧源主要是秸秆、野草、木柴等的焚烧及生物燃料燃烧产生的颗粒；机动车尾气源包含了柴油车、汽油车等交通工具以及非道路移动机械排放的颗粒；燃煤源包含区域内外煤炭燃烧过程排放的颗粒；工业工艺源包含了工业工艺过程直接排放的颗粒物以及排放的VOCs 转化成的颗粒物，还有金属冶炼等工艺过程排放的颗粒；二次无机源主要指从单颗粒谱图来看，除钾离子外，只含有二次无机离子（氨根、硫酸根、硝酸根等）的颗粒，即无法进行一次来源解析的颗粒，这类型颗粒可以在一定程度上反映大气二次反应的强度；未包含在上述源类以及未被识别的颗粒物归于其它源。

从图3 中可以看出对总颗粒物贡献排在前四的分别为机动车尾气源、二次无机源、工业工艺源和扬尘源，分别为29.5%、18.4%、15.8%、13.4%。燃煤源和生物质燃烧源占比分别为9.2%、7.6%，分列第5、6 位，餐饮源占比为1.4%。

图3 整体颗粒物来源解析饼图

2.3 优、良天气颗粒物来源分析

图4 为监测期间不同PM2.5质量浓度污染等级下污染来源对比图，随着PM2.5质量浓度升高，机动车尾气源和燃煤源的占比逐级升高，此外轻度污染时段二次无机源占比有小幅升高。监测期间PM2.5质量浓度的升高主要与机动车尾气源颗粒的增加有关，其余各污染源的持续贡献也不容忽视。

图4 不同PM2.5质量浓度污染等级下颗粒物来源解析饼图

2.4 昼夜源解析结果

以昼夜源解析结果得出，夜间PM2.5质量浓度高于白天，相应的夜间工业工艺源、扬尘源、餐饮源和生物质燃烧源贡献略高于白天，机动车尾气源、二次无机源和燃煤源占比白天略高于夜间值，整体昼夜源解析结果差异不明显。（白天为06：00～18：00，夜间为00：00～05：00 以及19：00～23：00）

2.5 源解析结果动态变化分析

利用SPAMS 高时间分辨率的特性，可得到小时级别的污染源解析结果，图5 为监测点位12 月28 日至1 月5 日各污染源百分比时间序列分布。

从PM2.5质量浓度来看，监测期间PM2.5质量浓度波动变化较大，多次出现明显峰值，共出现4 次轻度污染过程，在1 月4日23 时PM2.5最高达到108μg/m3。

从污染源来看，监测期间主要污染源为机动车尾气，平均占比在25%以上。在PM2.5质量浓度上升过程中，机动车尾气源占比和颗粒物数浓度涨幅明显，同时工业工艺源和二次无机源占比和数浓度均也有所增长。其中，12 月28 日1300 的污染过程主要受扬尘源和工业工艺源的影响，12 月30 日、1月4 日至5日的污染过程中机动车尾气源占比出现大幅度上升，二次无机源占比也有小幅升高，造成了明显的PM2.5污染。整体上，监测期间大部分时段以机动车尾气源为首要污染源，PM2.5质量浓度增长过程同时也受到二次无机源、工业工艺源和扬尘源的综合影响。

图5 各源类颗粒物占比、数浓度及PM2.5质量浓度时间序列

3 污染成因分析

从污染源方面来看，监测PM2.5质量浓度的升高主要受到机动车尾气源、二次无机源、工业工艺源、扬尘源以及生物质燃烧机源等主要污染源颗粒物增加的影响。从发生的机制来看，原因主要包括：①夜间时段车辆通行以及早高峰时段机动车尾气和扬尘源的排放增加；②上午时段二次无机源、工业工艺源和生物质燃烧源颗粒物的增加；③傍晚工业工艺源颗粒物的增加。

4 结语

经过分析，机动车尾气源作为首要污染源，控制其排放最为重要，建议加大点位周边拥堵口警力疏通力度，尤其是早、晚高峰时段；建议禁止高排车辆进入市区主干道路，可实施高排车辆绕行措施；杜绝夜间施工工地机械、渣土车等大型柴油车辆作业。

工业工艺源贡献排在第3 位，对PM2.5的贡献同样不容忽视，且5：00～10：00 及17：00～19：00 时段内有明显增加，而且还会产生大量的VOCs。因此，需全面推行工业清洁生产，对重点行业进行清洁生产审核。此外，建议错峰生产企业提前1～2h 开启烟气处理设施，以保证开始生产后处理设施达到良好运行状态。加强道路扬尘综合整治，严控本地秸秆焚烧的同时，也要注意跨区域传输的可能性。