APEC期間天津及周邊城市PM2.5中水溶離子特征

吳宇峰 關玉春 董海燕

(天津市環境監測中心，天津 300191)

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APEC期間天津及周邊城市PM2.5中水溶離子特征

吳宇峰 關玉春 董海燕

(天津市環境監測中心，天津 300191)

APEC；PM2.5；離子；天津周邊城市

引言

隨著城市經濟的迅猛發展，大氣污染類型正由傳統的、單一的煤煙型污染，向多物質并存、相互影響、相互交織的復合型大氣污染轉變。珠三角、長三角、京津冀等區域性大氣污染日益突出，以PM2.5為代表的顆粒物污染成為我國城市空氣質量改善的重要難題[1-4]。水溶性無機離子在PM2.5中占有重要地位，是PM2.5的重要組成成分，對氣溶膠的化學性質有重要影響，可在一定程度上反映大氣環境的質量狀況[5-9]。

2014年11月6日至11日，亞太經濟合作組織(Asia-Pacific Economic Cooperation)在北京召開，國家采取機動車限行、工廠停產、建筑工地停工等一系列最高級別的空氣質量保障措施，并制訂了京津冀地區空氣質量保障方案。在此期間，在天津、北京、石家莊、濟南、保定5城市于2014年11月3日至11月20日同步手動采集PM2.5無機濾膜樣品，分析APEC會議期間及會議之后顆粒物化學成分特征，對APEC期間及會議之后天津市PM2.5中水溶性離子組分濃度、二次離子轉化等進行分析，并與其他城市進行比較，研究結果對于大氣污染防治協作，加強區域聯防聯控，有效控制大氣細顆粒物污染具有重要意義。

1 采樣及分析方法

天津市采樣地點設在市監測中心四樓樓頂，距離地面高20米，四周綠化較好。距北50米為復康路，交通較為繁忙。南側30米為7層高樓。東西方向較為開闊，無遮擋物，西南方向20米為南開大學附屬小學，東側為綠化帶。

2 結果與討論

2.1 顆粒物濃度水平

APEC期間，PM2.5平均濃度93μg/m3，其中，濃度最大日出現在11月9日，為225μg/m3，最小日出現在11月4日，為44μg/m3，圖1是天津市APEC期間PM2.5濃度逐日變化情況。由圖可見，11月5日至7日期間，PM2.5濃度相對較低，達到國家日均濃度標準(75μg/m3)，8日起 PM2.5濃度明顯上升，11月9日，達到225μg/m3，至11月11日，濃度降至58μg/m3。

圖1 天津市11月3日-20日PM2.5濃度情況

為對比方便，以2014年11月3日至11月11日實施限行停產措施期間，為APEC會議期間，11月12日至11月20日為APEC會議之后，對天津及周邊城市北京、石家莊、濟南、保定等，PM2.5濃度情況進行對比(見圖2)。由圖可見，與周邊城市相比，天津市APEC會議期間，PM2.5濃度居中，高于北京(85μg/m3)、保定(85μg/m3)，低于濟南(94μg/m3)和石家莊(99μg/m3)。APEC會議之后，除濟南略有下降外，其余城市PM2.5濃度均有不同程度上升，其中保定升幅最為明顯為154.1%，其次為北京，升幅達115.3%，天津列第四，為52.7%。

圖2 天津及周邊城市APEC期間與APEC會議之后PM2.5濃度對比

2.2 離子濃度及組分

2.2.1 濃度

圖3 APEC期間及會議之后天津市PM2.5中各離子組分濃度

圖4 APEC期間天津及周邊城市PM2.5中各離子組分濃度對比

2.2.2 各組分比例

圖5 APEC期間及會議之后天津市PM2.5中離子組分比例

圖6 APEC期間天津周邊城市PM2.5中離子組分比例

圖7 天津市11月3日-20日PM2.5中比值及NO2/SO2

圖8 天津及周邊城市APEC 期間及會議之后比值

2.4 二次反應(NOR和SOR)

利用此公式計算PM2.5中逐日SOR和NOR。APEC期間，PM2.5中SOR平均值0.21，從日變化情況看，除APEC會議采取措施期間的11月3日，5日，6日SOR值不超過0.1外，其余時間均大于0.1，即存在SO2的二次轉化過程，最高值出現在11月9日，達到0.46。NOR平均值0.20，日變化趨勢與SOR類似，最高值出現在11月10日，達到0.42。同時對PM2.5濃度與SOR和NOR的逐日變化情況分析可見(見圖9)，SOR和NOR與PM2.5濃度有較好的趨勢一致性，且在APEC期間轉化水平相當。APEC會議之后，SOR和NOR均不同程度下降，SOR降為0.17，NOR為0.18。

圖9 天津市11月3日-20日SOR和NOR情況

2.5 離子相關性分析

其次，APEC期間Na+、Ca2+、Mg2+兩兩相關性較低，APEC會議之后恢復工業生產及建筑后，三者兩兩相關性得到明顯體現，APEC期間，Na+主要來源于海鹽，Ca2+、Mg2+來源于揚塵和地殼，APEC會議之后，Na+來源變得復雜，主要是建筑揚塵、海鹽及燃燒等，Ca2+、Mg2+則主要來源于建筑揚塵。由此可見，APEC期間停工停產措施對一次離子來源有顯著改變，建筑揚塵得到明顯抑制。

表1 APEC期間天津市PM2.5中離子相關系數矩陣

表2 APEC會議之后天津市PM2.5中離子相關系數矩陣

3 結 論

[1]于海濱，薛荔棟，鄭曉燕等.APEC期間京津冀及周邊地區PM2.5中碳組分變化特征及來源[J].中國環境監測，2015，31(2)：48-52.

[2]魏復盛，滕恩江，吳國平等.我國4個大城市空氣PM2.5、PM10污染及其化學組成[J].中國環境監測，2001，17 (7)：1-6.

[3]He K，Yang F，Ma Y，et al.The characteristics of PM2.5in Beijing，China[J].Atmospheric Environment，2001，35：4959-4970.

[4]王志娟，韓力慧，陳旭鋒等.北京典型污染過程PM2.5的特性和來源[J].安全與環境學報 2012，12(5)：122-126.

[5]Ye B，Ji X，Yang X，et al.Concentration and chemical composition of PM2.5in Shanghai for a 1-year period[J].Atmospheric Environment，2003，36：499-510.

[6]Lin J J.Characterization of the major chemical species in PM2.5in the Kaohsiung City，Taiwan[J].Atmospheric Environment，2002，36：1911-1920.

[7]李彩霞，李彩亭，曾光明等.長沙市夏季PMl0和PM2.5中水溶性離子的污染特征[J].中國環境科學，2007，27(5)：599-60.

[8]Wang G H，Wang H，Yu Y J，et al.Chemical characterization of water-soluble components of PM10 and PM2.5atmospheric aerosols in five locations of Nanjing，China[J].Atmospheric Environment，2003，37：2893-2902.

[9]Yao X H，Chan C K，Fang M，et al.The water-soluble ioniccomposition of PM2.5in Shanghai and Beijing，China [J].Atmospheric Environment，2002，36(26)：4223-4234.

[10]孫韌，張文具，董海燕等天津市PM10和PM2.5中水溶性離子化學特征及來源分析[J].中國環境監測，2014，30(2)：145-150.

[11]Arimoto R，Duce R A，Savoice D L，et al.Relationships among aerosol constituents from Asia and the North Pacific during Pem-West[J].Journal of Geophysical Research，1996，101：2011-2023.

[12]李偉芳.天津PM2.5理化特性和含碳氣溶膠的分布與來源研究：[D].天津：南開大學，2008.

[13]Truex T J，Pierson W R，Mckee D E.Sulfate in diesel exhaust.Environment Science Technology[J]1980，14：1118-1121.

[14]Ohta S，Okita T A.Chemical characterization of atmospheric aerosol in Sapporo.Atmospheric Environment[J]1990，24：815-822.

Variations of Water Soluble Ions in PM2.5during the Asia-Pacific Economic Cooperation Summit in Tianjin and Surrounding Cities

WU Yufeng GUAN Yuchun DONG Haiyan

(Tianjin Environmental Monitoring Center，Tianjin 300191)

Asia-Pacific Economic Cooperation；PM2.5；ions；Tianjin and surrounding cities

吳宇峰，高級工程師，研究方向環境化學、環境綜合分析

關玉春，高級工程師，碩士，研究方向環境化學與大氣污染防治

X131.1

A

1673-288X(2016)06-0213-05

致 謝：感謝中國環境監測總站的指導以及在數據方面的共享和支持

引用文獻格式：吳宇峰 等.APEC期間天津及周邊城市PM2.5中水溶離子特征[J].環境與可持續發展，2016，41(6)：213-217.