宿迁市PM2.5中水溶性离子特征和来源研究分析

2021-03-19许纯领

科技经济导刊 2021年5期

许纯领

（江苏省宿迁环境监测中心，江苏宿迁 223800）

1.引言

随着工业化与城镇化的快速发展，我国大气复合型污染问题日趋严重。2013年后，宿迁市加大治理力度，空气质量状况取得明显改善，但近年来，PM2.5减降乏力特征已初步显现，开展颗粒物二次转化生成研究十分迫切。PM2.5中的水溶性无机离子可作为大气颗粒物的来源标识物[1]，分析其组分浓度、季节特征和来源，有助于阐明颗粒物的来源、形成和二次转化[2]。本文依据2019年10月-2020年9月宿迁市PM2.5组分网手工监测结果，开展PM2.5中水溶性无机离子分析，研究污染特征，识别污染来源，为宿迁市打赢大气污染攻坚战和深入开展定向挖潜提供技术支撑。

2.样品分析方法

2.1 样品采集

选择江苏省宿迁市市供电局国控站点（位于中心城区人口密集区）为颗粒物采样点位，采样仪器为青岛众瑞ZR-3930型PM2.5细颗粒物采样器，采样流量为16.7L·min-1，选用石英纤维滤膜进行采样。每天采样时间为当天早晨9时至次日早晨8时，累计采样23小时。整个监测期间为2019年10月-2020年9月，从2019年10月1日起每隔三天一次，有效样品数共计124份。采样时，根据采样要求，同时记录下现场的气压、风向、相对湿度和温度等气象参数。

2.2 分析方法

按照《环境空气颗粒物(PM2.5)手工监测方法(重量法)技术规范》(HJ 656-2013)的要求，采样滤膜采用十万分之一电子天平称重。水溶性阳离子和阴离子采用离子色谱仪分析，阳离子分析保护柱和色谱柱分别为Ion Pac CG12A和Ion Pac CS12A。阴离子分析保护柱和色谱柱分别为Ion Pac AG11-HC和Ion Pac AS11- HC[3]。

3.结果与讨论

3.1 PM2.5浓度及其主要组分的时间变化

图1展示了此次手工监测结果中PM2.5及其主要组分浓度的时间变化。从图中可以看出，在监测期间，PM2.5及其主要组分浓度都在冬季最高，夏季最低。夏季气温高，垂直和水平方向上大气扩散条件较好，且降水量较大、降雨频繁，对环境空气质量改善效果显著；而冬季气温低，北方供暖、区域传输和本地内源排放叠加不利气象扩散条件，造成PM2.5浓度较高。2019年秋季和冬季，2020年春季PM2.5浓度均超过40μg/m3，冬季显著上升的组分包括、。整个监测期间，从各组分的占比变化趋势来看，、、离子的浓度变化波动较大，K+、F-等离子浓度占比变化较为平缓。

3.2.1 NO3-和SO42-质量比

大气中的SO2主要来源于燃煤，而NOx主要来源于机动车尾气，少量来源于燃煤，所以NO3-/SO42-常用来表征固定排放源( 燃煤) 和移动排放源(机动车) 相对贡献[4-5]。宿迁市2019年秋季NO3-/SO42-的平均值为2.26，冬季为2.21，2020年春季为1.97，夏季为0.75，秋季为0.84。19年秋季至20年春季NO3-/SO42-的平均值大于1，说明这段时期宿迁市机动车相比固定源对NO2和SO2有更高的贡献。20年夏秋季节NO3-/SO42-的平均值小于1，说明固定源相比对机动车源对NO2和SO2有更

3.2 水溶性离子

比值小于1，说明这固定燃烧源对NO2和SO2的影响更大，因此在排除外来输送的前提下，需要对本地的工业企业加强监管。

3.2.2 SO42-和NO3-的形成机制

从宿迁PM2.5的浓度水平可以看到，二次离子（SNA）对气溶胶污染贡献较大，为分析SO2和NOx氧化程度，研究二次反应生成，利用NOR和SOR来对其进行定量分析NOx和SO2向硝酸盐和硫酸盐转化过程。宿迁市SOR和NOR的计算结果如图3所示，手工监测期间，宿迁市NOR和SOR均值分别为0.28和0.46，二次转化反应生成特征显著，全年各时间段SOR值均大于NOR，说明宿迁市SO2在大气中的转化率大于NOx。但在夏季6月份，NOR值较小（小于0.01），相应的NO3-浓度也低于0.01μg/m3，夏季高温气象条件下，NH4NO3分解是主要原因。整体来说，NOR呈冬季高、夏季低的变化特征。此外，SOR也呈一致的季节变化特征。

图3 宿迁市手工监测期间SOR和NOR的时间变化

2019年秋季SOR的均值为0.30，冬季为0.57，2020年春季到秋季分别为0.52、0.44、0.55，数值均大于0.1，说明宿迁市SO42-主要来自SO2的转化。NOR的平均值为0.29，2019年秋季NOR的均值为0.17，冬季为0.38，2020年春季到秋季分别为0.29、0.27、0.23，监测期间比值均大于0.1，说明一定量的NO2转化成硝酸盐。因而可以推断，随着气温下降，秋冬季节，更多SO2和NO2转化成颗粒态的硫酸盐和硝酸盐，对颗粒物污染带来一定影响。