供暖期大氣顆粒物來(lái)源解析

尹志雪 葉影 張雪妍 孫雯雯 童巖琨

摘 要 本文通過(guò)對(duì)哈爾濱國(guó)家新區(qū)冬季供暖期間學(xué)院路、南京路、哈爾濱石油學(xué)院、哈爾濱大劇院四個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，獲得區(qū)域內(nèi)PM2.5質(zhì)量濃度。利用CAS-HERM模型對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行PM2.5源解析，得出顆粒物的污染來(lái)源及各污染源的貢獻(xiàn)值。

關(guān)鍵詞 供暖期;PM2.5;CAS-HERM模型;源解析

引言

當(dāng)今社會(huì)，大氣環(huán)境污染事件頻繁出現(xiàn)，“十面霾伏”成為現(xiàn)階段的社會(huì)熱門詞匯，人們談霾色變，霧霾給人類的生產(chǎn)、生活和健康帶來(lái)很大負(fù)面影響。經(jīng)研究表明，霧霾的產(chǎn)生與PM2.5的化學(xué)組分特征關(guān)系密切，PM2.5中的有機(jī)顆粒、重金屬等組分會(huì)導(dǎo)致各種疾病[1]。因此，對(duì)PM2.5的化學(xué)特征分析及來(lái)源解析能保障大氣環(huán)境質(zhì)量和人體健康需求。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品采集

（1）采樣點(diǎn)布設(shè)。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)規(guī)范》的相關(guān)要求布設(shè)采樣點(diǎn)，優(yōu)先選擇國(guó)家或省市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)考慮功能區(qū)分布、人口密度、環(huán)境敏感程度等因素，結(jié)合區(qū)域的主導(dǎo)風(fēng)向，PM2.5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)在哈爾濱石油學(xué)院、哈爾濱大劇院、學(xué)院路、南京路4個(gè)位置。

（2）樣品采集。對(duì)區(qū)域內(nèi)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的PM2.5樣品進(jìn)行為期40天的連續(xù)采集，使用流量為5L/min的便攜式微流量采樣器，選擇石英濾膜進(jìn)行。為了保證顆粒物的收集效率滿足要求，膜徑為47mm，孔徑約0.2μm，濾膜采樣前需在馬弗爐中進(jìn)行高溫烘烤約3h，以防止可能存在的膜污染。為保證采樣的有效性和各采樣儀器的一致性，儀器采樣前均應(yīng)進(jìn)行流量校正，并定期對(duì)采樣頭進(jìn)行清理。每天進(jìn)行連續(xù)8小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)段為每天9：00-17：00。同時(shí)，各個(gè)點(diǎn)位需進(jìn)行每周一次的空白樣品采集，計(jì)算顆粒物質(zhì)量濃度和化學(xué)組分的濃度時(shí)，均減去相應(yīng)的空白值。

（3）樣品保存。采樣后所有濾膜應(yīng)分別放入單獨(dú)的保存盒中，依次編號(hào)。有機(jī)濾膜置于干燥器中在室溫22℃下保存。稱重前，需將樣品保存在恒溫恒濕箱中，溫度控制在20～23℃，濕度控制在30%～40%范圍內(nèi)。

1.2 分析方法

利用稱量結(jié)果計(jì)算顆粒物質(zhì)量濃度。為保證稱量的準(zhǔn)確度，需在采樣前后分別對(duì)濾膜稱量2次，取平均值。稱量前，需將濾膜放置在恒溫恒濕箱24h以上至恒重，稱量后的濾膜密封保存，置于4℃的冰箱內(nèi)冷藏。利用采樣前后濾膜的質(zhì)量差減去空白試樣的質(zhì)量，除以標(biāo)況下的采樣體積，即可得到樣品的質(zhì)量濃度。

1.3 CAS-HERM源解析模型

CAS-HERM 模型是由中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所研制的一種有效的顆粒物源解析方法。該源解析模型綜合了源類型已知模型和源類型未知模型的算法特征，在不同的輸入條件下，以及源類型已知、源類型未知及源類型部分已知的算法下，確定污染源類型及其貢獻(xiàn)。該模型綜合了源類型已知模型和源類型未知模型的優(yōu)點(diǎn)，可以模擬源譜已知、源譜未知及源譜部分已知三種情況，其分析目的同源類型未知分析相同，是使目標(biāo)函數(shù)即總方差最小化[2]。

2結(jié)果與討論

本文針對(duì)哈爾濱新區(qū)大氣污染物排放的實(shí)際情況，利用CAS-HERM模型，選取區(qū)域內(nèi)學(xué)院路、南京路、哈爾濱石油學(xué)院、哈爾濱大劇院四個(gè)站點(diǎn)的污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)冬季供暖期PM2.5來(lái)源進(jìn)行源解析。使用CAS-HERM模型解析過(guò)程中，采用的組分包括各種有機(jī)和無(wú)機(jī)元素。根據(jù)對(duì)哈爾濱新區(qū)實(shí)際情況的調(diào)研，最終選取工業(yè)活動(dòng)、燃煤、揚(yáng)塵、機(jī)動(dòng)車、生物質(zhì)燃燒、二次硝酸鹽、二次硫酸鹽以及其他源類型。具體PM2.5源解析結(jié)果如下：哈爾濱石油學(xué)院

由圖可知，哈爾濱石油學(xué)院的主導(dǎo)污染源是二次源占31.2%，二次硫酸鹽和二次硝酸鹽源分別占8.8%和22.3%。揚(yáng)塵源在哈爾濱石油學(xué)院的比例較低，占11.9%。工業(yè)活動(dòng)、燃煤、生物質(zhì)燃燒和機(jī)動(dòng)源，分別占9.3%、16.8%、9.8%和15.8%。其中生物質(zhì)燃燒和燃煤源比例較高，與居民取暖有關(guān)。

3結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)哈爾濱新區(qū)供暖期間學(xué)院路、南京路、哈爾濱石油學(xué)院、哈爾濱大劇院4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行PM2.5濃度測(cè)定，利用CAS-HERM模型對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行源解析，得到結(jié)論如下：

①哈爾濱新區(qū)供暖期間PM2.5的主要來(lái)源為二次氣溶膠貢獻(xiàn)源、燃煤源和生物質(zhì)燃燒源，揚(yáng)塵源與機(jī)動(dòng)車源貢獻(xiàn)率較小。②二次氣溶膠貢獻(xiàn)源中，以二次硫酸鹽和二次硝酸鹽為主，整個(gè)區(qū)域污染空間差異性較小，呈現(xiàn)整體性、區(qū)域一致性的特征。③重污染期間，燃煤源和生物質(zhì)燃燒源貢獻(xiàn)值較大，機(jī)動(dòng)車源的貢獻(xiàn)值表現(xiàn)為汽油車明顯高于柴油車。

參考文獻(xiàn)

[1] 王騰飛，蘇布達(dá).氣候變化背景下的霧霾變化趨勢(shì)與對(duì)策[J].環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2014（1）：15-17.

[2] 佚名.CAS-HERM源解析模型[DB].我國(guó)PM2.5主要排放源譜數(shù)據(jù)庫(kù)，http：//www.sourceprofile.org.cn/home/page/index/id/17.html，2017-11-6.

作者簡(jiǎn)介

尹志雪（2000-），女，黑龍江齊齊哈爾人;畢業(yè)院校：哈爾濱石油學(xué)院，專業(yè)：環(huán)境工程，學(xué)歷：本科在讀，研究方向：大氣污染處理技術(shù)。