伊犁河谷核心区春季PM_(2.5)组分特征及来源解析_谷超.pdf
《伊犁河谷核心区春季PM_(2.5)组分特征及来源解析_谷超.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《伊犁河谷核心区春季PM_(2.5)组分特征及来源解析_谷超.pdf(12页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Eco-EnvironmentalKnowledge Web环 境 科 学Environmental Science第44卷第4期 2023年4月Vol44,No4 Apr,2023伊犁河谷核心区春季 PM2.5组分特征及来源解析谷超1,2,徐涛2,马超2,伊布提哈尔 加帕尔3,郭丽瑶1*,李新琪1,2*,杨文1(1 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;2 新疆维吾尔自治区生态环境监测总站,乌鲁木齐830011;3 伊犁哈萨克自治州环境监测站,伊宁839300)摘要:为研究伊犁河谷核心区春季大气细颗粒物(PM2.5)中无机元素、水溶性离子和碳组分特征和来源,于
2、 2021 年 4 月 20 29 日在伊犁河谷核心区布设 6 个环境采样点,对 PM2.5中水溶性离子、无机元素和碳组分等 51 种化学组分进行分析,并使用化学质量平衡(CMB)模型对其来源进行解析 结果表明,采样期间(PM2.5)变化范围介于 9 35 g m3 Si、Ca、Al、Na、Mg、Fe 和 K 等地壳元素占比较高,占 PM2.5的12%,表明春季 PM2.5受到明显的扬尘源的影响 富集因子结果表明,Zn、Ni、Cr、Pb、Cu 和 As 元素主要来源于化石燃料燃烧和机动车排放 元素组分的空间分布特征受采样点周边环境的影响,新政府片区受燃煤源的影响较大,故 As 浓度较高,伊宁市
3、局和第二水厂受机动车影响较大,Sb 和 Sn 浓度较高 PM2.5中 9 种水溶性离子(WSIIs)的浓度占 PM2.5的33.2%,其中(SO2 4)、(NO3)、(Ca2+)和(NH+4)分别为(2.48 0.57)、(1.22 0.75)、(1.180.49)和(0.98 0.45)g m3,Ca2+高同样反映了扬尘源的影响 各采样点 n(NO3)/n(SO2 4)介于 0.63 0.85 之间,说明伊犁河谷核心区受固定源影响高于移动源,伊宁市局和第二水厂临路受机动车排放尾气影响较大,导致其 n(NO3)/n(SO2 4)较高,伊宁县位于居民区,受散煤燃烧影响较大,故 n(NO3)/n(
4、SO2 4)值较低 PM2.5中 有机碳(OC)和 元素碳(EC)平均值(范围)分别为5.12 g m3(4.67 6.25 g m3)和0.75 g m3(0.51 0.97 g m3),伊宁市局两侧临路受机动车尾气影响较大,故该站点 OC 和 EC 浓度略高于其他采样点 采用最小比值法计算得到的 SOC(二次有机碳)结果显示,新政府片区、第二水厂和伊宁市局 SOC 浓度高于其他站点 CMB 源解析结果显示该区域 PM2.5主要贡献源为二次颗粒物(33.3%)和扬尘源(17.5%),且二次颗粒物以二次有机碳(16.2%)为主关键词:无机元素;水溶性离子;碳组分;PM2.5;源解析;伊犁河谷中
5、图分类号:X513文献标识码:A文章编号:0250-3301(2023)04-1899-12DOI:1013227/j hjkx202202026收稿日期:2022-02-08;修订日期:2022-07-15基金项目:伊犁河谷核心区城市大气污染深度源解析及污染防治对策研究项目作者简介:谷超(1981 ),男,高级工程师,主要研究方向为大气环境质量监测与评价,E-mail:57901436 qq com*通信作者,E-mail:guo liyao craes org cn;45707398 qq comCharacteristics and Source Apportionment of PM2
6、.5in the Core Area of Ili iverValley in SpringGU Chao1,2,XU Tao2,MA Chao2,Eptihar Jappar3,GUO Li-yao1*,LI Xin-qi1,2*,YANG Wen1(1 State Key Laboratory of Environmental Criteria and isk Assessment,Chinese esearch Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China;2 EcologicalEnvironment Monitoring
7、 Centre of Xinjiang Uygur Autonomous egion,Urumqi 830011,China;3 Environmental Monitor Station of Ili Kazak Autonomous Prefecture,Yining839300,China)Abstract:To explore the characteristics and sources of PM2.5in the core area of Ili iver Valley in spring,a total of 140 PM2.5samples were collected at
8、 six sampling sitesduring April 20-29,2021,and 51 chemical components including inorganic elements,water-soluble ions,and carbon components were analyzed The results showed that(PM2.5)was at a low level during sampling,ranging from 9 g m3to 35 g m3 Si,Ca,Al,Na,Mg,Fe,and K were the most abundant elem
9、ents,accounting for12%of PM2.5,indicating that PM2.5was affected by the dust sources in spring The spatial distribution characteristics of elements depended on the surrounding environmentsof the sampling sites The new government area was affected by coal-fired sources,so the value of As concentratio
10、n was high Yining Municipal Bureau and the Second WaterPlant were greatly affected by motor vehicle sources,so the values of Sb and Sn concentration were higher The enrichment factor results showed that Zn,Ni,Cr,Pb,Cu,and As were mainly emitted from fossil fuel combustion and motor vehicles The conc
11、entration of water-soluble ions accounted for 33.2%of PM2.5 Among them,(SO2 4),(NO3),(Ca2+),and(NH+4)were(2.48 0.57),(1.22 0.75),(1.18 0.49),and(0.98 0.45)g m3,respectively The higher Ca2+concentrationalso reflected the contribution of dust sources The ratio of n(NO3)/n(SO2 4)was between 0.63 and 0.
12、85,which indicated that the influence of stationary sources was moreimportant than that of mobile sources Both Yining Municipal Bureau and the Second Water Plant were affected by motor vehicle exhaust;therefore,their n(NO3)/n(SO2 4)ratios were high Yining County was in a residential area,and therefo
13、re its n(NO3)/n(SO2 4)ratio was lower The average(OC)and(EC)in PM2.5were5.12 g m3(4.67-6.25 g m3)and 0.75 g m3(0.51-0.97 g m3),respectively Yining Municipal Bureau was significantly affected by motor vehicle exhaustfrom both sides,so the values of OC and EC concentration were slightly higher than th
14、ose in other sampling sites The SOC concentration was calculated by the minimum ratiomethod,and the results showed that the values of SOC concentration in the New Government Area,the Second Water Plant,and Yining Ecological Environment Bureau werehigher than those in other sampling sites The results
15、 of the CMB model showed that PM2.5in this area mainly came from the contribution of secondary particulate matter anddust sources,which accounted for 33.3%and 17.5%,respectively Secondary organic carbon(16.2%)was the main contribution source of secondary particulate matterKey words:inorganic element
16、s;water-soluble ions;carbon components;PM2.5;source apportionment;Ili iver Valley环境科学44 卷随着社会经济发展,环境问题日益突出,以PM2.5(空气动力学当量直径2.5 m 的颗粒物)为主的空气污染物受到广泛的关注1 PM2.5由多种复杂的化学成分组成,且 PM2.5直接或间接吸收太阳辐射,从而影响生态系统并导致气候变化2 目前关于 PM2.5的研究主要包括颗粒物测量3、颗粒物成分特 征4,5、来 源 解 析6、环 境 暴 露 与 健 康 影响7 10、模型评估及预测11、排放清单12 和颗粒物减排13 等方面
17、 近年来,京津冀、珠三角、成渝和汾渭平原地区秋冬季 PM2.5和化学组分如 SO2 4和有机物(OM)的浓度平均值均呈下降趋势14 其中,王彤等15 的研究表明京津冀郊区污染已从燃煤主导的煤烟型污染发展为燃煤和机动车复合型污染,二次颗粒物和交通源是京津冀郊区站点秋冬季PM2.5的主要贡献源 江家豪等16 的研究表明有机物(42.3%)和 SO2 4(17.6%)是深圳 PM2.5的主要组分,2009 2019 年期间 PM2.5浓度、OM、SO2 4、NO3和元素碳(EC)浓度呈下降趋势,扬尘源的影响则呈增加趋势 吴明等17 的研究表明 SO2 4、NO3和 NH+4是成都冬季 PM2.5中最
18、主要的离子,占水溶性离子的 85.6%,近年来 SO2 4浓度降低显著,NO3浓度变化不大,OC 占 PM2.5的质量分数为 26.8%,PM2.5主要来源于燃煤源、二次无机污染和扬尘源的贡献 徐丹妮等18 的研究表明受复杂地形及以煤炭为主的能源结构影响,汾渭平原颗粒物超标率居高不下,直到 2019 年冬季 PM2.5超标率仍为 58.2%,汾渭平原内部地形特征差异对污染物分布有重要影响 目前对于我国西部地区的空气污染研究主要集中在乌昌石区域19,20 和沙尘污染严重的南疆地区21 针对伊犁河谷核心区开展的大气颗粒物方面研究较少,仅在伊宁市开展过少量研究22 24 伊犁河谷位于新疆维吾尔自治区
19、天山山脉西段,三面环山,地理位置 8009 8456E,4214 4450N 属于温带大陆性半湿润荒漠气候25,该地区春季升温快但不稳定,日照充足,蒸发量大,相对湿度较低,容易受扬尘源影响 近年来,伊犁州生产总值呈上升趋势26,27,但是伊犁州规模以上工业能源消耗以原煤和电力为主28,高能耗行业煤炭使用量和机动车保有量呈增长趋势28,29,伊宁市及周边伊宁县、霍城县和察布查尔县组成的伊犁河谷核心区空气质量则呈波动下降趋势30,因此亟需摸清当地污染来源 本研究于 2021 年春季在伊犁河谷核心区 4 个城市同步开展 PM2.5采样,深入分析了 PM2.5的浓度水平和化学组分空间分布特征,并基于
20、CMB 模型定量解析出伊犁河谷核心区 PM2.5的来源,以期为伊犁河谷核心区大气污染防治提供科学依据1材料与方法1.1采样和分析伊犁河谷核心区地形整体地势东高西低,本研究共布设 6 个环境采样点(图 1),其中在伊宁市布设 3 个采样点位,伊宁县、察县和霍城县各布设 1个采样点位(表 1)伊宁市局站点东侧和北侧临路,南侧和西侧为居民楼 第二水厂站点北侧为学校,东侧 700 m 处和南侧 500 m 处为道路,东北方向 1.5km 处有多处施工工地,易受道路移动源和施工扬尘的影响 新政府片区南侧 50 m 处为分布大量平房区,北侧300 m 为双向六车道道路 伊宁县采样点西侧为学校,东、南侧均为
21、居民区 霍城采样点位北侧和南侧分别为有裸露土壤的公园和道路,易受到土壤扬尘影响和道路移动源的影响 察县采样点东、北和南侧为居民区,西侧为气象站 6 个点位均位于居民区附近,有密集的人类活动和交通流量,是典型的城市点位本研究选用康姆德润达公司生产的环境空气颗粒物采样器(LVS,采样流量为 16.7 L min1),按照环境空气颗粒物(PM10和 PM2.5)采样器技术要求31 进行 PM2.5样品采样,采样时间为 2021 年 4 月 20 29 日每日 12:00 次日 11:00,每次采样 23 h 在各采样点位放置 2 台采样器同步采样,分别用于采集Teflon 膜和石英滤膜样品 采样滤膜
22、前后将滤膜放置于百万分之一自动天平系统(德国康姆德润达AWS-1 型)在恒温 (20 1)、恒湿 (50 5)%条件下平衡 24 h 后进行称重19,每片滤膜称量 2 次取均值,结果精确至 1 g,并保证二次称量之差不大于 40 g 根据 Teflon 膜和石英膜的特性,本研究采用 Teflon 膜分析元素,石英滤膜分别分析OC、EC 和水溶性离子32 元素分析采用 7500a 型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS,美国 Agilent 公司)和电感耦合等离子光 谱 仪(ICP-OES,美 国Agilent 公司),碳组分采用热光碳分析仪(美国沙漠所 DI Model 2001 A),水溶性
23、离子采用 DIONEXICS-1100 型离子色谱仪(美国 Thermo 公司),具体分析方法见文献 19,33 每测定 10 个样品至少设置一个平行样,平行样的相对标准偏差20%,每个点位至少设置一组现场空白,每 15 个样品测定一次实验空白1.2源解析模型受体模型是用源和受体上测量的大气颗粒物的物理化学性质来定量分析污染来源及其贡献值的模00914 期谷超等:伊犁河谷核心区春季 PM2.5组分特征及来源解析图 1伊犁河河谷核心区域地形示意Fig 1Topographic map of the core area of Ili iver Valley表 1伊犁河谷核心区环境样品采样点Tabl
24、e 1Sampling sites of PM2.5in the core area of Ili iver Valley区域点位位置简称经度/()纬度/()海拔/m伊宁市伊宁市生态环境局伊宁市局81.2943.94632伊宁市第二水厂第二水厂81.3443.94616伊宁市新政府片区新政府片区81.3043.92593伊宁县伊宁县生态环境局伊宁县81.5243.98740霍城县霍城县生态环境局霍城县80.8744.06601察布查尔锡伯自治县察布查尔电视台察县81.1543.83556型 常用的受体模型有正定矩阵因子分解模型(PMF)、化学质量平衡受体模型(CMB)等,其中CMB 是由一组线
25、性方程构成的,每种化学组分的受体浓度等于各种排放源类的成分谱中该化学组分的含量值和各种排放源类对受体的贡献浓度值乘积的线性和34 本研究基于 CMB 模型对春季 PM2.5进行来源解析2结果与分析2.1PM2.5浓度的空间分布及成因分析2021 年春季各采样点 PM2.5、气态污染物浓度和气象条件见图 2 2021 年春季采样期间伊宁市 3个点位(伊 宁 市 局、第 二 水 厂 和 新 政 府 片 区)(NO2)平均值(分别为 25、19 和 20 g m3)明显高于霍城县(10 g m3)、察县(10 g m3)和伊宁县(8 g m3),主要是伊宁市机动车保有量远高于其他3 县所致 各点位
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 伊犁 河谷 核心区 春季 PM_ 2.5 组分 特征 来源 解析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。