关于萍乡市大气细颗粒物组分分析及来源解析

徐 洁，闫喜凤

(1.江西省生态环境监测中心，南昌 330077；2.东华理工大学，南昌 330013)

PM2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于2.5 μm的颗粒物[1，2]，其成分复杂，能够较长时间悬浮于大气当中，不仅对空气质量和能见度产生较大的影响，还会对人体健康造成危害[3，4]，因而受到各级政府和广大学者的关注。

萍乡市以丘陵地貌为主，山地、丘陵和盆地错综分布，地貌较为复杂[5]。全市整个地势南北高，中部略低，为马鞍形；区域内风速较小，静风频次偏高，不利于大气水平扩散，遇不利天气，污染物易于累积造成大气污染。2015-2020年，萍乡市PM2.5年均浓度逐年降低，但由于缺乏本地化的细颗粒物成分谱，导致对细颗粒物的精准科学管控仍面临一定的压力。该研究通过在江西省电力公司萍乡供电公司点位进行PM2.5的解析工作，探讨大气细颗粒物的污染成因与时序变化，以期为萍乡市细颗粒物的管控提供数据支持与科学依据。

1 样品监测分析和解析方法

1.1 样品监测

本研究监测设备为大气颗粒物组分监测车，具体监测仪器包括Sunset Laboratory半连续OC/EC分析仪、瑞士万通在线离子色谱分析仪、Xat 6000型大气重金属监测仪。

选取监测点位位于省电力公司萍乡供电公司，属于城市中心区，距离中医院国控监测站点东200米；监测时间为2021年1月19日-1月27日。

1.2 化学成分分析和质控方法

1.3 解析方法

解析方法为数学算法[6]采用美国环保署发布的 PMF模型[7]，对模型的输入资料进行检验，从110个样品中筛选出108个有效样品参与模型计算[8]。参与计算的样品数超过最小样品数45个，符合有效计算的要求[9]。模型输入的样品资料具体包括26种化学组分、PM2.5质量浓度和各组分的不确定性资料。对SO2、NO2、CO、PM2.5和PM2.5-10(粗颗粒物)共6项污染因子进行百分比成分谱化，计算标准化特征谱。

2 结果与讨论

2.1 质控检验结果

2.2 监测时段环境空气质量

2021年截至1月27日，萍乡市综合指数6.51，六项参数(PM10、PM2.5、CO、SO2、NO2、O3)浓度分别为121 μg/m3、79 μg/m3、1.6 μg/m3、22 μg/m3、42 μg/m3、52 μg/m3。

2.2.1 监测时段PM2.5化学组成特征分析

1月19日至27日，中医院国控点位扩散条件一般，多个时间段出现以PM2.5为首要污染物的轻、中度污染天气，其中23日9时AQI高达205，属重度污染，PM2.5浓度155 μg/m3。图1可知，PM2.5高值主要受硝酸盐、硫酸盐的增长影响，部分时段OC的增长影响显著。

图1 污染物时序分布

1月20日19时至20时，23日19时至21时等短时污染时段，受OC组分的影响较大，硝酸盐和硫酸盐组分未出现明显增长，同时气态物NOX同步升高，一次源影响显著，判断主要受移动源(机动车尾气)影响。

1月21日10时至23日14时，26日5时至27日4时污染时段，受硝酸盐和硫酸盐的影响较大，二次源影响显著。其中23日9时重度污染时段，气态物NOX和SO2均出现明显升高，OC小幅度上升，判断受一次源如固定燃烧源的污染叠加影响。

2.2.2 监测时段PM2.5来源解析

本研究通过PMF模型多次运行程序，试验不同因子参数和不确定性参数，寻找最小目标函数值，同时观察残差矩阵值，最终得到 7类因子的贡献率和成分谱，如图2。

图2 污染源物种浓度占该物种的百分比

因子1为扬尘来源，该源中有大量的地壳成分，如Si、Ca、Fe等，是扬尘污染的典型示踪元素[10]。

因子2为金属工业源，该源中Zn、Mn、Fe等具有较高占比，是金属工业污染的典型示踪元素。

因子3为工艺过程源，水溶性离子占比较低，Se、As、Fe、Mn、Cu等元素具有相对较高占比，符合冶金等工艺过程典型污染特征[11]。

因子7的化学组分没有表现出明显的指示性特征，故被定义为其它来源。

本次研究监测点位源解析结果表明，本地二次气溶胶生成贡献为49.3%，一次排放源贡献占比为50.7%。一次排放源中，工业相关源(工艺过程、固定燃烧源和金属工业)和移动源为主要贡献源，占比分别为23.8%和15.5%；扬尘源占比为7.0%；此外，还存在4.4%的其他污染源(农业源、生活源等)。

3 结论

(1)组分监测车萍乡市监测期间数据质控检验结果满足质控要求。

图3 PM2.5污染源贡献率

源解析研究结果表明，本地二次气溶胶生成贡献为49.3%，一次排放源贡献占比为50.7%。一次排放源中，工业相关源和移动源为主要贡献源，占比分别为23.8%和15.5%；扬尘源占比为7.0%；此外，还存在4.4%的其他污染源(农业源、生活源等)。其中，工业相关污染源中固定燃烧源(燃煤、燃气等)占比最大，为10.7%，其次为工艺过程源(机械制造、焦化、石化、烟花生产等)占比为10.1%，金属工业(金属锻造、冶炼等)占比最少，为3.0%。