康定市旅游旺季大气污染特征分析*

王 婷，李传人，李雅琪，袁 欣，黄 唯，杨曹阳，齐国伟

(1 四川省甘孜生态环境监测中心站，四川 甘孜 626700；2 四川省乐山生态环境监测中心站，四川 乐山 614000)

位于青藏高原向四川盆地过渡的康定市是著名的高原旅游城市，康定城区海拔在2600～2800 m之间，空气清新，气候凉爽，环境空气质量常年保持100%优良，PM2.5年均浓度维持在8 μg/m3左右，是优质的旅游避暑城市。由于气象条件和大气污染特征与四川盆地城市差异较大，受7-8月旅游旺季影响，城市大气污染物排放总量明显增加，为有效保护好高原城市环境空气质量，通过环境空气常规因子监测、颗粒物组分监测以及VOCs组分监测研究其大气污染特征[1-6]，为精细化管理城市环境空气质量提供技术支撑[7-9]。

1 材料和方法

1.1 数据资料

选取康定市环境空气质量监测数据、颗粒物源简析以及VOCS走航监测进行研究，数据来源于四川省空气质量监测网络管理系统，禾信在线单颗粒气溶胶质谱仪和禾信在线挥发性有机物质谱仪。环境空气质量数据监测时段为2023年8月8日。环境空气自动监测设备为24 h连续在线监测，运维和质控均严格按照《环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)连续自动监测系统运行和质控技术规范》(HJ 817-2018)；《环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO)连续自动监测系统运行和质控技术规范》(HJ 818-2018)等相关标准和技术规范开展。

1.2 分析方法

对研究时段进行24小时连续组分监测，利用人工智能聚类算法(ART-2a)[10-11]和示踪离子法[12-13]两种方法对颗粒物质谱数据进行分类。ART-2a方法可以依据质谱特征的相似度进行分类，将颗粒物主要分为含黑碳颗粒物，含有机碳颗粒物、含重金属颗粒物、富钾颗粒物、含地壳元素颗粒物等，获取颗粒物组分分布特征。示踪离子法可以依据源谱库中不同源排放污染物的特征离子，与空气颗粒物在线质谱测量结果比对，判别颗粒物来源，从而获取源成分特征。通过在线挥发性有机物质谱仪对城区进行走航监测，并通过VOCS在线污染源设别质谱系统进行组分设别并分析其特征。

2 结果与讨论

2.1 气象和主要污染物特征

从监测当日气象条件得出康定市主导风向为东风，凌晨到上午9时风速和气温均较低，相对湿度较高；午间气温和风速上升明显，湿度下降，大气扩散条件较好；夜间22时之后气温和风速呈下降趋势，扩散条件较差，湿度上升，有利于污染物累积。见图1。

图1 主要气象参数小时变化Fig.1 Hourly variation of main meteorological parameters

主要污染指标中NO2在夜间时段浓度偏高，受光化学反应消耗影响，上午9点后，浓度呈降低趋势，午后17点前后达到一天浓度最低值；PM2.5、PM10和CO在上午9时出现明显峰值，表明大气受城市上班早高峰汽车尾气、道路扬尘排放影响较显著；O3在午后的13点至18点时浓度相对较高，表明午后光化学反应较强烈；SO2浓度全天变化较平缓，表明受燃煤源影响较小。见图2。

图2 环境空气六参数小时浓度变化Fig.2 Ambient air six-parameter hourly concentration change

2.2 细颗粒物组分特征

对PM2.5主要组分占比变化观测得出：硝酸盐的占比相对最高，12点之前和23点之后基本维持在0.8以上，对比图2中NO2浓度变化，二者走势一致性较好，表明从夜间到凌晨时段氮氧化物转化为硝酸盐的可能性较大；元素碳与矿尘占比值在上午的6点到8点时出现小高峰，元素碳占比在夜间的19点至20点时也出现明显峰值，其中元素碳小时占比值最高达到47.3%，矿尘最高小时占比值为8.9%，表明时段性移动源影响较显著，结合污染源排查，推断污染受运渣货车和场地非道路机械施工排放影响较显著；此外钾离子和左旋葡萄糖的占比也较大，走势趋于一致，其中占比值在昼间的8点开始升高到18点，夜间22点之后到凌晨的3点维持较高水平。经排查，推测受餐饮烧烤生物质燃料燃烧排放影响较显著[14-15]。见图3。

图3 PM2.5主要组分占比小时变化Fig.3 The proportion of main components of fine particulate matter changes in hours

通过上述人工智能聚类算法(ART-2a)和示踪离子法两种方法对颗粒物质谱数据进行分类得出源解析结果为：PM2.5组分主要来源于机动车尾气，占比为27.2%；其次为生物质燃烧，占20.1%；再次是二次无机源和扬尘，分别占12.7%和12.5%。燃煤、工业工艺、餐饮和其它分别占10.5%、7.0%、3.1%和7.0%。见图4。

图4 PM2.5组分排放源占比日数据Fig.4 Daily data of source proportion of fine particulate matter emission

从PM2.5组分污染源小时占比变化得出，上午5点至8点时以及夜间19点至20时机动车尾气占比相对较高，平均占比在30%以上，同时也是占比最大的污染组分。与图3特征组分元素碳上升规律一致，说明该时段受移动源影响明显。上午9点时PM2.5和PM10出现明显峰值，且PM10上升幅度远高于PM2.5，同时生物质燃烧源占比同步出现峰值，占比达到31.0%，表明该时段受生物质燃烧影响较显著。此外，燃煤源与工业工艺源在日间时段的占比相对高于夜间时段，表明日间工业企业生产活动强于夜间。见图5。

图5 PM2.5组分排放源占比小时变化Fig.5 The proportion of component emission sources varies in hours

2.3 VOCS组分特征

对康定市进行VOCs走航监测，测得上午VOCs浓度范围为3～560 μg/m3，均值浓度为49 μg/m3，中值浓度为25 μg/m3；下午VOCs浓度范围为3～1185 μg/m3，均值浓度为44 μg/m3，中值浓度为29 μg/m3；夜间VOCs浓度范围为1～595 μg/m3，均值浓度为50 μg/m3，中值浓度为25 μg/m3。

经质谱分析和设别，上午走航区域VOCs浓度排名前十物质分别为：壬烷、正癸烷、1，1-二氯乙烯、三甲苯、四氯乙烯、二乙基苯、戊烷/异戊烷、甲苯、十一烷、二甲苯/乙苯。下午走航区域VOCs浓度排名前十物质分别为：壬烷、1，1-二氯乙烯、正癸烷、戊烷/异戊烷、十一烷、三甲苯、二甲苯/乙苯、二乙基苯、四氯乙烯、甲苯。夜间走航区域VOCs浓度排名前十物质分别为：壬烷、三甲苯、1，1-二氯乙烯、正癸烷、甲苯、二乙基苯、十一烷、四氯乙烯、二甲苯/乙苯、戊烷/异戊烷。各组分浓度均值整体相对较低，见图6。浓度整体排名靠前的VOCs物种分别是：壬烷、正癸烷、1，1-二氯乙烯和三甲苯。

图6 VOCs浓度排名前十组分Fig.6 VOCs concentration ranks the top ten components

从VOCs组分分类得出，上午康定市走航区域VOCs组分以烷烃为主，占比41%，其次为卤代烃和芳香烃，占比分别为26%和24%，含氧含氮烃、有机硫、烯烃占比相对较小。下午走航区域VOCs组分也以烷烃为主，占比44%，其次为芳香烃和卤代烃，占比分别为23%和22%，烯烃、含氧含氮烃、有机硫占比相对较小。夜间走航区域VOCs组分也以烷烃为主，占比40%，其次为芳香烃和卤代烃，占比分别为34%和19%；有机硫、烯烃、含氧含氮烃同样占比相对较小。见图7。从3个时段的组分可判断VOCs主要来源于移动源和餐饮排放。

图7 VOCs组分不同时段占比Fig.7 VOCs components accounted for different time periods

综上，基于PM2.5源解析和VOCs组分分析结果和大气污染特征，建议加强道路移动源和施工场地非道路机械的管控，加大柴油货车抽检力度和交通疏导。同时加大餐饮行业生物质燃料排查和整顿露天烧烤。

3 结 论

(1)康定市城区白天风向以偏东风为主，夜间以西南风为主，属于典型的山谷风特征，且风速白天远大于夜间，大气扩散条件呈昼间好，夜间差的现象，导致大气污染物在夜间易累积。

(2)受高原光照强烈影响，康定市大气污染特征表现为典型的光化学污染型，首要污染物主要为臭氧。经监测和组分分析得出，臭氧前体物中的氮氧化物和VOCs主要来源于移动源排放。

(3)PM2.5源简析表明康定市城区大气污染主要受移动源影响较显著，机动车尾气贡献占比为27.2%；其次为生物质燃烧，占20.1%；再次是二次无机源和扬尘，分别占12.7%和12.5%。而VOCs中烷烃、芳香烃和卤代烃的占比之和达到90%左右。

(4)经组分监测和污染源排查，推断移动源在上午的5点到8点时以及夜间的19点到20时排放较显著；而日间的8点至18点和夜间22点至凌晨3点受餐饮生物质燃料燃烧排放影响较显著。