蘭州市主城區(qū)春季PM2.5空間分布及水溶性離子污染特征＊

程慧波

（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅 蘭州 730000）

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城市化進(jìn)程加快，大氣環(huán)境污染日益加重，蘭州市主城區(qū)作為大氣環(huán)境同人類活動之間物質(zhì)、能量、動量以及水汽交換的重要場所[1-3]，PM2.5時空分布以及組成成分對蘭州市主城區(qū)的生態(tài)環(huán)境以及人群健康等有著重要的影響。通過地形地貌因素的分析、污染源的調(diào)查、氣象因素的研究以及二次污染顆粒物的形成條件分析等因素有助于表征大氣顆粒物的空間分布，借助地理信息系統(tǒng)（GIS），能夠更加直觀地區(qū)研究顆粒物空間分布態(tài)勢特征[4-5]。水溶性離子是PM2.5的重要組成部分，二次無機離子是顆粒物污染過程中的重要化學(xué)物種[6-8]。當(dāng)前，國內(nèi)對PM2.5的離子濃度、季節(jié)變化以及區(qū)域分布做了大量的研究，許多研究發(fā)現(xiàn)很多地區(qū)水溶性離子組成成分受局地源的影響較大。本研究以蘭州市主城區(qū)PM2.5為研究對象，在春季開展樣品采集及水溶性離子分析，研究蘭州市主城區(qū)PM2.5時空分布特征及PM2.5中水溶性離子的質(zhì)量濃度、及來源特征，以期為蘭州市主城區(qū)后續(xù)開展PM2.5時空分布、組成特征及污染成因提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本次研究在蘭州市主城區(qū)蘭煉賓館、職工醫(yī)院、生物研究所、鐵路設(shè)計院4個站點進(jìn)行樣品采集。樣點布設(shè)綜合考慮了蘭州市主城區(qū)的地理位置以及氣候條件，布設(shè)點位具有代表性。選用中流量TH-150F型進(jìn)行采樣，流速為100L/min，采樣前后標(biāo)準(zhǔn)濾膜在恒溫恒濕箱中進(jìn)行保存。采樣時間為：2014年4月1日-2014年4月10日（春季）。

1.2 監(jiān)測儀器和分析方法

本文研究各樣點監(jiān)測儀器為河北先河PM10/PM2.5顆粒物XHPM2000E自動監(jiān)測儀（監(jiān)測采樣時間為2014年4月1日—6月30日）；分析儀器為美國戴安（Dionex）公司生產(chǎn)的ICS.2000離子色譜儀。在分析過程中使用上海超聲SKQ-2200智能超聲波儀進(jìn)行消解樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 PM2.5空間分布特征

根據(jù)4個監(jiān)測點位PM2.5顆粒物XHPM2000E自動監(jiān)測儀監(jiān)測數(shù)據(jù)，對蘭州市主城區(qū)2014年鐵路設(shè)計院、七里河區(qū)職工醫(yī)院、西固區(qū)蘭煉賓館、生物制品研究所4個監(jiān)測點位的PM2.5春季平均值在ArcGIS中進(jìn)行空間插值，得到了2014年年蘭州市主城區(qū)春季PM2.5污染的空間格局分布圖，如圖1所示。

圖1 2014年蘭州市主城區(qū)春季PM2.5顆粒物空間分布插值圖

從圖1可以看出2014年春季蘭州市主城區(qū)PM2.5空間分布呈現(xiàn)出了片狀、點狀和條帶狀的分布模式，高值區(qū)域主要分布在蘭州市主城區(qū)東邊區(qū)域，該區(qū)域PM2.5濃度值在0.063～0.081mg/m3，該區(qū)域存在大量的物流公司存在，人流車輛較大，居民生活以及機動車輛尾氣排放等因素造就了該區(qū)域PM2.5濃度值要高于其他區(qū)域。以黃河為主線的中間區(qū)域則PM2.5濃度值整體保持在0.06mg/m3左右。

2.2 水溶性離子污染特征

對2014年蘭州市主城區(qū)春季大氣顆粒物PM2.5進(jìn)行水溶性離子實驗分析得出的結(jié)果見表1。

表1 蘭州市主城區(qū)2014年春季PM2.5水溶性離子濃度

從2014年蘭州市主城區(qū)春季4個采樣點水溶性離子實驗室分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：蘭煉賓館陰離子濃度排列順序為 SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，陽離子濃度排列順序為 Na+＞Ca2+＞K+＞NH4+＞Mg2+； 鐵路設(shè)計院水溶性陰離子的排列順序為 SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，陽離子濃度排列順序為 Na+＞Ca2+＞K+＞NH4+＞Mg2+； 生物研究所水溶性陰離子濃度排列順序為SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-， 陽離子濃度排列順序為：Ca2+＞Na+＞K+＞Mg2+＞NH4+；職工醫(yī)院水溶性陰離子濃度排列順序為 SO42-＞Cl-＞NO3-＞SO32-＞F-，陽離子濃度排列順序為 Ca2+＞Na+＞K+＞NH4+＞Mg2+。 從水溶性陰陽離子的排序結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)蘭煉賓館同鐵路設(shè)計院排序一致，生物研究所同職工醫(yī)院排序基本一致，說明了蘭州市主城區(qū)春季PM2.5主要污染物來源結(jié)構(gòu)基本類似。從水溶性陰陽離子的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：Cl-、NO3-、SO42-是陰離子中的主導(dǎo)離子，Ca2+、Na+是陽離子中的主導(dǎo)離子，經(jīng)過實驗室分析得出，PO43-離子在所有的采樣點中均未檢出。

3 結(jié)論

1）2014年春季蘭州市主城區(qū)PM2.5空間分布呈現(xiàn)出了片狀、點狀和條帶狀的分布模式，高值區(qū)域主要分布在蘭州市主城區(qū)東邊區(qū)域，該區(qū)域PM2.5濃度值在 0.059～0.076mg/m3。

2）蘭煉賓館同鐵路設(shè)計院排序一致，生物研究所同職工醫(yī)院排序基本一致，說明了蘭州市主城區(qū)春季PM2.5主要污染物來源結(jié)構(gòu)基本類似。

3）蘭州市主城區(qū)春季 PM2.5中 Ca2+、Na+是陽離子中的主導(dǎo)離子，Cl-、NO3-、SO42-是陰離子中的主導(dǎo)離子。