宜昌市顆粒物PM_2.5源解析初步研究

張文娟　饒少林　張兆年　張彪

摘要：指出了顆粒物PM_2.5已成為影響城市環境空氣質量的首要污染物。面對強烈的社會反響，宜昌市環保監測站于2015年初開始監測分析工作。現已建立了宜昌市典型污染源在線質譜庫，得到了顆粒物PM_2.5源解析結果，提出了優化合理的具有針對性的污染防治對策。但是源解析結果面臨著“精細化”和“準確化”的雙重考驗，還需要長期深入的探索研究。

關鍵詞：顆粒物；PM_2.5；源解析

中圖分類號：X823 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0050-03

1 引言

隨著我國經濟的高速發展、工業化和城市化進程的快速推進以及汽車消費的迅猛增長，多個地區接連出現以顆粒物PM_2.5為特征污染物的灰霾天氣，在這樣的背景下，各地相繼展開顆粒物PM_2.5源解析工作。

2 源解析項目基本情況

宜昌市自2013年以來，多次出現長時間污染甚至重度污染的天氣，市區環境空氣質量形勢嚴峻，環境空氣顆粒物PM_2.5已成為影響城市環境空氣質量的首要污染物。

2014年，宜昌市環保局組織開展大氣顆粒物PM_2.5源解析工作，根據前期多次調研和反復的分析，最終確定了采用搭載在線單顆粒氣溶膠質譜儀的移動監測平臺進行源解析的技術路線。

2014年年底，宜昌市源解析移動監測平臺完成設備采購招投標工作，2015年1月完成設備的安裝調試，2015年2月至5月建立完善宜昌城區污染源源譜庫，2015年6月該平臺主要系統功能已全部實現，并投入試運行，并于2015年8月通過驗收。

3 源解析工作情況

3.1 建立顆粒物PM_2.5污染源源譜.

通過對宜昌市本地典型污染源進行采樣分析，并結合在線單顆粒氣溶膠質譜儀原有的污染源譜庫，建立了宜昌市典型污染源譜庫。分別對揚塵、生物質燃燒、燃煤、工業、機動車及船舶尾氣、餐飲油煙等污染源進行了56家次監測，最后源譜庫中收集應用的為：馬路揚塵2個、建筑揚塵5個，生物質燃燒源2個，燃煤源9個、工業工藝源21個，機動車及船舶尾氣源5個，餐飲油煙源1個，共45個污染源。

3.2 開展顆粒物PM_2.5源解析工作

2015年2月開始，在線單顆粒氣溶膠質譜儀移動監測平臺先后對高新區、伍家崗區、西陵區、猇亭區、點軍區、夷陵區、葛洲壩二號船閘上游、枝江市、宜都市等區域的環境空氣進行了分析，并分別得到了污染源貢獻率餅圖，高新區、伍家崗區、西陵區等長期監測的區域還得到了污染源貢獻率隨時間變化趨勢圖。

截止2015年11月，宜昌市顆粒物PM_2.5源解析工作小組共出具31份數據分析報告。其中，重.污染天氣快報1份，非重污染天氣快報17份，月報8份，季報2份，驗收報告1份，其它報告2份。

3.3 技術成果及應用

參考《大氣顆粒物來源解析技術指南（試行）》與《環境空氣顆粒物來源解析監測方法指南（試行）》對污染源類別進行分類，宜昌市源解析工作中分成揚塵源、移動源（機動車與船舶尾氣）、生物質燃燒源、固定燃燒源（燃煤源）以及工業工藝源等，并對應各個源類別建立污染源譜厙。

結合譜庫對宜昌市的典型污染源進行采樣分析，分析得出了宜昌市顆粒物PM_2.5污染的各類污染源，并給出了各類污染源貢獻大小。監測期間宜昌市主要污染來源為機動車與船舶尾氣源、揚塵源、工業工藝源、燃煤源、生物質燃燒源、二次無機源等。

得出了宜昌市城區顆粒物PM_2.5污染規律，并提出了以下優化合理的具有針對性的污染防治對策。

（1）機動車與船舶尾氣是宜昌市顆粒物PM_2.5的主要污染來源之一，因此控制顆粒物PM_2.5污染必須治理機動車污染，加快油品升級，加強油品質量督查，提倡使用清潔能源；落實車輛環保標志管理，加速淘汰黃標車；提高交通規劃水平，減少過境車輛影響并加強城市軌道交通建設。

（2）揚塵在宜昌市顆粒物PM_2.5的污染來源中占比較大，從顆粒物PM_2.5和PM₁₀的相互關系來看，揚塵對顆粒物PM₁₀污染影響會超過顆粒物PM_2.5，因此改善宜昌市環境空氣質量，完成顆粒物PM₁₀達標規劃，必須全面整治揚塵污染。

（3）隨著近幾年經濟迅猛發展，工業工藝污染對宜昌市空氣質量的影響日漸突出。治理工業企業污染，必須對全市重點排污企業實行嚴格的在線監控，確保各類污染源全面穩定達標排放。

（4）燃煤污染排放也是顆粒物PM_2.5的重要來源。對燃煤源的防控，就要全力落實燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝等環保設備及工藝的投入使用，強力推進燃煤源污染的減排，采用多種燃煤源替代手段，進一步壓縮全市煤炭消耗量。

（5）結合在線單顆粒氣溶膠質譜儀的分析結果，針對顆粒物PM_2.5的控制，建議市區點位（高新區、伍家崗區、西陵區、點軍區、夷陵區）治理措施以控制機動車與船舶尾氣以及揚塵為主，而猇亭區則以企業限排與控煤作為主要治理手段。

4 工作中遇到的問題

4.1 科研人員配備相對不足

源解析工作完全由監測站自行承擔，人員不足、技術能力不夠等問題凸現。據調查，武漢、太原、天津等地均認為源解析一件相當有技術難度的工作，工作量大，持續時間長，工作人員既要精通環境自動監測、數據分析，也要熟悉手工采樣分析、質量控制等，所以對工作人員的要求較高。現階段源解析工作責任單位為監測站自動監測室，主要參與該工作的人員2名，專業分別為環境科學、數學，人員缺口分別為氣象專業1名，計算機專業1名。隨著項目的不斷推進，下一步將采用離線源解析、固定源解析等方式，人員需求會更大，增加的工作有手工采樣，實驗室分析，模型運算，數據分析及質量控制，大氣復合實驗室管理等。

4.2 質量控制缺乏相應規范

目前國內顆粒物源解析指導性文件有《大氣顆粒物來源解析技術指南（試行）》與《環境空氣顆粒物來源解析監測方法指南（試行）》等，均未涉及移動在線源解析的內容。移動在線源解析采用的在線單顆粒氣溶膠質譜儀，其“飛行質譜”核心技術屬于源解析相應領域的高端技術，該儀器相對其它自動監測儀器而言，目前在全國范圍內使用范圍有限，使用的時間相對較短，屬于新領域的新技術，質量控制方面沒有相關規范。廣州、宜昌等地專家論證會給出的建議均為加強測試工作中的質量保證/質量控制，而目前這方面為空白。

4.3 難以準確區分本地污染及外來輸入污染

在線單顆粒氣溶膠質譜儀能迅速判斷特定時間內指定地點的顆粒物PM_2.5污染來源分布比例，但難以精準了某個或某類污染源，難以及時精準管控污染源。例如，某日主城區出現重污染天氣，在線單顆粒氣溶膠質譜儀迅速得出源解析結果為：燃煤、工業工藝、揚塵、機動車與船舶尾氣四類污染源貢獻最大，但這些污染源具體所在的位置無法判斷，甚至不能確定這些污染源是在主城區，還是在其它區域，或者周邊縣市遠程輸入。至于本地污染和外來輸入污染各自所占的具體比例，更加無法確定。

4.4 各類污染空間上的遷移轉化過程無法同時監測

污染物進入環境后，會發生遷移和轉化，并通過這種遷移和轉化與其他環境要素和物質發生化學的和物理的相互作用，形成二次污染。二次污染形成機理復雜，影響范圍較廣，比較有代表性的例子，就是廣為人知的冬季持續重污染天氣下的灰霾污染現象。宜昌市灰霾污染嚴重，要想減緩甚至根治灰霾，需要針對各類污染物在空間上的遷移轉化過程進行監測和分析，這是一種“面”式立體監測，目前宜昌市僅有的一臺在線單顆粒氣溶膠質譜儀只具有“點”式局部監測的功能，遠不能滿足要求。

5 對策與建議

5.1 加強人員力量

建議加大技術力量的投入，引進有源解析工作經驗的技術人員或者與其他科研單位、院校合作。

5.2 積極探索質控工作

建議與先期開展移動源解析的兄弟單位開展學習交流活動，并與總站加強關于移動源解析質量保證工作方面的溝通，積極探索相關質控措施和質控手段。

5.3 多種途徑協同監測

加大資金投入，在長期對宜昌市有污染輸入的方向建立邊界站，增加移動監測平臺，建立大氣復合污染物自動監測站（超級站），多種途徑開展源解析監測。

5.4 深入開展源解析

向已開展固定源解析的單位和院校調研學習，選擇適合宜昌市實際情況的方法，確定科學的實施方案，深入開展固定源解析工作。

5.5 建立多部門聯動機制

與開展源解析區域的監察執法人員建立緊密聯系，將遠程監測的源解析分析結論與現場監察的實地調查情況相結合，部門間開展會商，對源解析結果進行修正完善，共同形成指導意見。源解析結果通過官方渠道及時上報給環境管理和相關部門，及時采取有效措施應對日常工作、突發事件、重污染天氣、重大活動和賽事保障等，為環境治理發揮更大作用。

6 結語

宜昌市移動在線源解析項目已執行近一年時間，建立了宜昌市典型污染源譜庫，得出了宜昌市城區顆粒物PM_2.5的源解析初步結果，提出了具有針對性的污染防治對策。與此同時，也暴露了很多問題，如人員設備嚴重不足，質量控制無法可依，區分不了本地污染與外來污染，不能掌握污染物空間上的污染規律等。更多的問題及相應的解決途徑，有待于進一步的研究。