城市大氣細(xì)顆粒物污染源識(shí)別與治理措施分析

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快，細(xì)顆粒物（PM2.5）污染成為全球大氣污染的主要問(wèn)題。PM2.5嚴(yán)重危害了空氣質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境及人體健康。以某城市大氣PM2.5的時(shí)段變化特征為研究基礎(chǔ)，分析城市大氣PM2.5的主要污染源及其識(shí)別方法，重點(diǎn)介紹了源解析模型、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)等技術(shù)在污染源識(shí)別中的應(yīng)用，并探討了源頭控制、末端治理以及城市綠化等治理措施。

關(guān)鍵詞：城市污染；大氣細(xì)顆粒物；污染源識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）03-0-03

Analysis of Identification and Control Measures for Urban Atmospheric Fine Particle Pollution Sources

HE Yujing

（Yangzhou Yizheng Environmental Monitoring Station， Yangzhou 211400， China）

Abstract： With the acceleration of urbanization， fine particulate matter （PM2.5） pollution has become the main problem of global air pollution. PM2.5 seriously endangers air quality， ecological environment， and human health. Based on the temporal variation characteristics of atmospheric PM2.5 in a certain city， this study analyzes the main sources of urban atmospheric PM2.5 pollution and their identification methods. It focuses on the application of source apportionment models， air quality monitoring and other technologies in pollution source identification， and explores measures such as source control， end of pipe treatment， and urban greening.

Keywords： municipal pollution; atmospheric fine particulate matter; identification of pollution sources

城市大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）作為重要的環(huán)境污染物，成為影響城市生態(tài)環(huán)境和公共健康的關(guān)鍵因素。城市大氣PM2.5來(lái)源復(fù)雜，涵蓋了交通排放、工業(yè)廢氣、建筑揚(yáng)塵等領(lǐng)域，且受氣象條件、地理位置等因素的交互作用影響。PM2.5污染加劇了空氣質(zhì)量惡化，因此有效識(shí)別污染源并制定針對(duì)性的治理措施是改善大氣環(huán)境質(zhì)量的主要任務(wù)。

1 城市大氣PM2.5污染源識(shí)別方法

1.1 源解析模型法

源解析模型法結(jié)合數(shù)學(xué)分解模型將復(fù)雜的污染源特征分解，詳細(xì)分析大氣中PM2.5的化學(xué)成分，揭示不同污染源對(duì)污染物濃度的貢獻(xiàn)[1-2]。本次研究中，應(yīng)采集具有代表性的PM2.5樣品，使用化學(xué)組分分析技術(shù)精確測(cè)定樣品中的離子、重金屬元素、有機(jī)碳和元素碳等成分，得到詳細(xì)的化學(xué)特征譜。隨后，結(jié)合污染源成分指紋特征，采用正定矩陣因子分解模型，將觀測(cè)到的顆粒物濃度矩陣分解為潛在污染源因子及其貢獻(xiàn)權(quán)重，最終確定不同污染源的貢獻(xiàn)比例。

1.2 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)

以2023年3月14日08：00至3月15日09：00，某城市大氣PM2.5的時(shí)段變化特征為研究基礎(chǔ)，基于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制的PM2.5質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)如圖1所示。

由圖1可知，08：00—09：00，PM2.5濃度出現(xiàn)上升，在40 μg/m3以上，隨后在10：00—12：00時(shí)出現(xiàn)明顯下降，最低接近27 μg/m3。12：00—17：00，PM2.5濃度呈現(xiàn)出相對(duì)平穩(wěn)的波動(dòng)趨勢(shì)，濃度維持在27～32 μg/m3。

17：00后，PM2.5濃度開(kāi)始持續(xù)上升，并在20：00達(dá)到53 μg/m3，顯示出夜間污染物累積現(xiàn)象，可能與晚高峰交通排放增加及大氣擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)差有關(guān)[3]。21：00—23：00，PM2.5濃度逐漸下降，隨后在00：00—04：00維持較低水平，最低濃度接近20 μg/m3。此階段的PM2.5濃度下降可能與夜間人類(lèi)活動(dòng)減少和大氣條件有利于污染物擴(kuò)散有關(guān)。從04：00開(kāi)始，PM2.5濃度呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，并在08：00達(dá)到50 μg/m3，說(shuō)明此時(shí)段的污染物積累與早晨交通排放密切相關(guān)。整體來(lái)看，PM2.5濃度的變化呈現(xiàn)出早晚高峰明顯、晝夜差異較大的特點(diǎn)，表明交通排放、工業(yè)活動(dòng)以及大氣擴(kuò)散條件是影響PM2.5濃度變化的重要因素。

2 城市大氣PM2.5治理措施

城市大氣PM2.5治理措施包括源頭控制、末端治理和城市綠化3個(gè)方面。

2.1 源頭控制

2.1.1 控制交通污染

交通排放的PM2.5主要源于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、道路揚(yáng)塵及非道路機(jī)械設(shè)備等，其中機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣是PM2.5的重要組成部分。因此，必須加強(qiáng)對(duì)城市道路交通的科學(xué)管理與精細(xì)化調(diào)控，重點(diǎn)針對(duì)交通密集區(qū)域?qū)嵤┪廴驹纯刂啤?/p>

交通引導(dǎo)方面，應(yīng)根據(jù)城市道路交通流量和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整交通流向與車(chē)速，以緩解高峰時(shí)段的交通擁堵。在高污染天氣及交通高峰期，可以靈活調(diào)整紅綠燈周期，優(yōu)化車(chē)流優(yōu)先級(jí)，促使車(chē)輛快速通過(guò)交叉口，縮短停滯時(shí)間，進(jìn)而減少尾氣排放[4]。對(duì)于特定時(shí)段和重點(diǎn)區(qū)域，可考慮實(shí)施限行政策，限制高排放、老舊車(chē)輛的通行。在冬季或重污染天氣時(shí)段，應(yīng)采取分時(shí)段或區(qū)域限行措施，以降低交通對(duì)大氣質(zhì)量的負(fù)面影響。同時(shí)，政府可以出臺(tái)相應(yīng)的激勵(lì)政策，促進(jìn)新能源汽車(chē)和低排放車(chē)輛的使用。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與智能交通系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛行駛狀況，優(yōu)化道路資源配置，進(jìn)一步提高交通效率與環(huán)保效果。

2.1.2 控制工業(yè)污染

在排放源控制上，應(yīng)通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝和使用低排放技術(shù)來(lái)減少顆粒物的產(chǎn)生。例如，應(yīng)引導(dǎo)企業(yè)使用低污染燃料替代傳統(tǒng)的煤炭和重油，逐步推廣天然氣、電力等清潔能源的應(yīng)用。對(duì)于工業(yè)廢氣中的二氧化硫、氮氧化物等成分，必須采取脫硫、脫氮等措施，減少二次污染物的形成，進(jìn)一步降低大氣PM2.5濃度。針對(duì)工業(yè)污染源，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x擇布袋除塵器、靜電除塵器等高效除塵設(shè)施，確保工業(yè)企業(yè)的顆粒物排放得到有效控制。在冶金、建材、化肥以及化工等高污染行業(yè)，重點(diǎn)推廣低污染工藝、綠色生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用，并利用工業(yè)廢氣回收和利用技術(shù)，循環(huán)使用廢氣，減少污染物的排放。針對(duì)工業(yè)園區(qū)內(nèi)集中的污染源，可以借助區(qū)域協(xié)同治理，集中處理廢氣和污水，降低整體排放負(fù)荷。

2.1.3 控制建筑施工

為有效降低施工過(guò)程中揚(yáng)塵對(duì)空氣質(zhì)量的影響，應(yīng)嚴(yán)格實(shí)施“六個(gè)百分比”管理措施。一是確保施工現(xiàn)場(chǎng)100%圍擋，施工現(xiàn)場(chǎng)中的硬質(zhì)圍擋應(yīng)連續(xù)設(shè)置，城區(qū)主要路段工地圍擋高度不低于2.5 m，一般路段不低于1.8 m，做到堅(jiān)固、平穩(wěn)、整潔、美觀。二是裸土100%覆蓋，施工過(guò)程中所有裸露的土方必須及時(shí)覆蓋，避免風(fēng)力作用下?lián)P起塵土。在土方作業(yè)完成后，應(yīng)立即覆蓋裸土，防止長(zhǎng)時(shí)間暴露帶來(lái)環(huán)境污染。三是所有出入施工場(chǎng)地的車(chē)輛必須100%進(jìn)行沖洗，施工場(chǎng)地應(yīng)設(shè)置車(chē)輛沖洗平臺(tái)并配備高壓水槍?zhuān)瑥氐浊逑窜?chē)輛，確保車(chē)輛在離開(kāi)工地時(shí)不會(huì)帶出泥沙污染周邊道路。四是施工現(xiàn)場(chǎng)道路100%硬化，所有施工路面應(yīng)采用瀝青、混凝土或其他密封性好的材料進(jìn)行硬化，以確保施工車(chē)輛行駛時(shí)不會(huì)揚(yáng)起塵土。五是拆除工程100%灑水，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備專(zhuān)人負(fù)責(zé)衛(wèi)生保潔，每天應(yīng)進(jìn)行兩次灑水降塵，遇到干旱和大風(fēng)天氣時(shí)要增加灑水頻次，確保拆除過(guò)程中無(wú)浮塵飛揚(yáng)。六是渣土運(yùn)輸車(chē)輛必須100%密閉運(yùn)輸，所有運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)廂應(yīng)加裝密閉蓋板，防止土方、沙粒等污染物在運(yùn)輸過(guò)程中泄漏。

2.2 末端治理

2.2.1 安裝空氣凈化設(shè)備

空氣凈化設(shè)備的核心原理是借助物理、化學(xué)和生物過(guò)程去除空氣中的PM2.5等污染物。常見(jiàn)的設(shè)備包括高效空氣過(guò)濾器、靜電除塵器、光催化氧化裝置等。安裝空氣凈化設(shè)備時(shí)，需要根據(jù)區(qū)域空氣污染特征選擇合適的設(shè)備類(lèi)型及處理能力。例如，在交通密集的路段，由于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放產(chǎn)生的PM2.5濃度較高，空氣流動(dòng)速度較快，因此可以選用高效空氣過(guò)濾系統(tǒng)；而在重工業(yè)密集的工業(yè)區(qū)，空氣中的顆粒物粒徑較大，且可能伴有氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等其他有害氣體，則可以采用靜電除塵器和氣體處理裝置相結(jié)合的方式，綜合空氣凈化。

2.2.2 建立環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

建立環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)必須從多個(gè)維度進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施。在監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布局上，應(yīng)選擇交通密集區(qū)、工業(yè)園區(qū)、建筑施工場(chǎng)地以及居民區(qū)等具有代表性的區(qū)域，確保能夠呈現(xiàn)污染源的多樣性與區(qū)域分布特點(diǎn)。監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的選擇應(yīng)考慮到氣象條件、地理環(huán)境、污染物擴(kuò)散規(guī)律等因素，利用地理信息系統(tǒng)分析，優(yōu)化站點(diǎn)分布與監(jiān)測(cè)密度，以提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為確保大氣PM2.5的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與高精度測(cè)量，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)配備高靈敏度的光學(xué)傳感器、離子色譜儀及粒子計(jì)數(shù)器等高端的自動(dòng)化設(shè)備，進(jìn)行24 h不間斷監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)上傳至數(shù)據(jù)中心并進(jìn)行存儲(chǔ)與分析。基于多源數(shù)據(jù)融合與高效算法，能夠精準(zhǔn)識(shí)別PM2.5污染的主要來(lái)源，并高精度預(yù)警污染時(shí)段與區(qū)域，提出針對(duì)性的治理措施。在數(shù)據(jù)共享與透明度方面，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)向社會(huì)公開(kāi)，利用開(kāi)放數(shù)據(jù)平臺(tái)向政府、科研機(jī)構(gòu)及公眾提供實(shí)時(shí)空氣質(zhì)量信息，以增強(qiáng)公眾的環(huán)保意識(shí)。

2.3 城市綠化

在城市規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)明確綠地空間的比例和布局，結(jié)合城市人口密度、氣候條件及污染源分布，科學(xué)劃定綠地優(yōu)先建設(shè)區(qū)域。對(duì)于高污染區(qū)域和城市熱島效應(yīng)嚴(yán)重的地段，優(yōu)先建設(shè)大型公園、綠帶和城市森林，確保綠地與道路、交通樞紐等關(guān)鍵區(qū)域形成有效連接。在綠地建設(shè)過(guò)程中，可以選擇耐污染、吸附能力強(qiáng)的植物進(jìn)行大規(guī)模栽種，從而高效吸附空氣中的PM2.5，減少懸浮顆粒物。針對(duì)高密度的城市區(qū)域，屋頂綠化和立體綠化等形式能夠有效拓展綠化空間，并在高空層面發(fā)揮空氣凈化的作用。為最大化綠地的凈化效益，綠化建設(shè)應(yīng)與城市污水處理系統(tǒng)和雨水收集系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合，利用植物根系吸收污染物，并通過(guò)植物的蒸騰作用促進(jìn)空氣濕度調(diào)節(jié)。

3 結(jié)論

基于源解析模型和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，能夠準(zhǔn)確識(shí)別污染源并量化其貢獻(xiàn)，為制定差異化治理措施提供科學(xué)依據(jù)。源頭控制、末端治理與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，形成了系統(tǒng)的治理框架。全方位的治理策略和系統(tǒng)性技術(shù)手段能夠?yàn)楦纳瞥鞘写髿赓|(zhì)量提供持續(xù)動(dòng)力。

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