鎮江市灰霾天氣與非灰霾天氣下細顆粒物(PM2.5)中無機元素分布特征分析

邱 堅，霍玉玲，郭勁秋

(鎮江市環境監測中心站, 江蘇 鎮江 212004)

鎮江市灰霾天氣與非灰霾天氣下細顆粒物(PM2.5)中無機元素分布特征分析

邱 堅，霍玉玲，郭勁秋

(鎮江市環境監測中心站, 江蘇 鎮江 212004)

分析了灰霾天氣與非灰霾天氣下的PM2.5中的無機元素濃度特征，結果表明 PM2.5中無機元素的質量濃度在灰霾期間高于非灰霾期，同時灰霾與非灰霾間所測元素的分布特征基本一致，SO42ˉ、NO3ˉ濃度所占比例較大，NH4+、Ca2+、Clˉ、K+濃度次之，其他元素含量很低。主要來源為機動車尾氣、秸稈焚燒、工業企業排放、施工揚塵。

灰霾天氣；細顆粒物；無機元素；分布特征；鎮江市

1 灰霾天氣的定義

霾的氣象定義是懸浮在大氣中的大量微小塵粒、煙粒或鹽粒的集合體，使空氣渾濁，水平能見度降低到10km以下的一種天氣現象。霾又稱大氣棕色云，在中國氣象局《地面氣象觀測規范》中，霾天氣定義：“大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度<10km的空氣普遍有混濁現象，使遠處光亮物微帶黃、紅色，使黑暗物微帶藍色”[1]。

蘇氣發[2007]91號《關于采用霾的判定指標的通知》里對于霾天判斷的規定：①能見度必須<10.0km。②當相對濕度>80%時，記輕霧(或霧)；當相對濕度<60%，記霾。③當相對濕度在60%～80%時，用公式U′=80-V2/5(V是能見度，以km為單位)計算霾的濕度指標，當觀測的相對濕度小于霾的濕度指標U′時，記霾；大于等于濕度指標U′時記輕霧(或霧)。

本次測試的點位均裝有能見度測試儀和氣象參數測試儀，實驗通過氣象參數測試儀的相對濕度和能見度儀的能見度數據，對灰霾天氣進行判別。

2 實驗部分

2.1 樣品采集

2015年3月、6月、8月、11月每個月選取10d，用配PM2.5切割頭的武漢天虹TH-150中流量采樣器，設置采樣流量100L/min,采集大氣樣品。 采樣地點為鎮江市丹徒區環境保護局樓頂，距地約20m，每24h更換1次濾膜，共采集40d，采集樣品80個。

2.2 樣品分析

無機元素分析方法：PM2.5中水溶性離子F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-濃度分析用離子色譜法分析(《水和廢水監測分析方法》(第四版))；NH4+用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)；Ca2+、Mg2+、K+、Na+用火焰原子吸收法(《水和廢水監測分析方法》(第四版))。

3 結果與討論

3.1 灰霾天氣季節性分布特點

從時空分布來講，由于各地氣候及地理環境的差異，導致灰霾產生的時間和季節分布也各不相同，利用氣象參數和能見度的資料得出了鎮江市不同月份霾天的比例，表明灰霾天氣基本呈現出冬季大于夏季，春季秋季基本持平位于冬季和夏季之間，見表1。冬季灰霾發生的頻率比較高，主要是由于較高的PM2.5濃度和不利于擴散的天氣條件所致。

表1 采樣期間灰霾天氣統計

3.2 灰霾期間PM2.5中元素的濃度特征

(1)PM2.5中無機元素的質量濃度在灰霾期間要高于非灰霾期，同時灰霾與非灰霾間所測元素的分布特征基本一致，SO42ˉ、NO3ˉ濃度所占比例較大，NH4+、Ca2+、Clˉ、K+濃度次之，其他元素含量很低。灰霾期間和非灰霾期間相比，其中增幅最大的為銨根離子(NH4+)、硝酸根離子(NO3-)及氯離子(Cl-)。銨根離子(NH4+)主要來自有機物質的腐化，與農業活動有密切關系；硝酸根離子(NO3-)則由機動車尾氣及固定污染源排放的NOX轉化而來；氯離子(Na+和Cl-)來自秸稈焚燒和污染排放，少部分氯離子來自氯化氫水溶性離子[2]。

(2) [NO3-]/[SO42-]比值。灰霾天氣的[NO3-]/[SO42-]值[3]均>1，非灰霾天氣的[NO3-]/[SO42-]值<1， 說明灰霾天氣中的細顆粒物受到機動車影響大于固定污染源的影響，而非灰霾天氣相反。

(3)陰陽離子中比重較大的為SO42-和NO3-，一般來自工業污染源排放及機動車等交通工具排放，鎮江的大型火電廠可能對SO42-有一定的貢獻。同時汽車尾氣等石油型污染也占到較大比重，但[NO3-]/[SO42-]值顯示灰霾期間主要還是受機動車污染源影響。

(4)6月、11月正是麥秸稈集中燃燒季節，而K+和Cl-又是秸稈燃燒的最高排放因子[4]，因此鎮江市目前大氣在一定程度上受到了秸稈燃燒的影響。主要金屬成分分布情況： PM2.5中的金屬成分，其中Ca含量最高。而Ca主要可表征地殼元素，可以從一定程度上說明受鎮江市的道路施工、建筑施工的影響。

表2 采樣期間灰霾天氣和非灰霾天氣PM2.5成分分析結果統計表

[1] 吳兌.關于霾與霧的區別和灰霾天氣預警的討論[J]. 廣東氣象，2005，31(4)：3-7

[2] Turpin, B.J. and Huntzicker, J.J. Identification of secondary organic aerosol episodes and quantification of primary and secondary organic aerosol concentrations during SCAQR [J].Atmospheric Environment，1995(29)：3527-3544.

[3] 郭崇義，洪伶慈.中部近海地區PM10懸浮微粒之化學組成[Z].第九屆氣膠科技研討會,2001.

[4] 王丹，屈文軍.秸稈燃燒排放顆粒物的水溶性組分分析及其排放因子[J].中國粉體技術，2007(5):31-34.

Analysis of the Distribution of Inorganic Elements in PM2.5Under both Haze and No-haze Weather Conditions in Zhenjiang

QIU Jian, HUO Yu-ling, GUO Jin-qiu

(Zhenjiang Environmental Monitoring Center, Zhenjiang Jiangsu 212004 ,China)

haze days; fine particulate matter; inorganic elements; distribution; Zhenjiang

2016-07-06

2013年江蘇省監測科研基金項目:氣質中重金屬(鉛、砷、鎘、汞、六價鉻)和揮發性有機物不同分析方法的比較研究(1321)。

邱堅，漢族，江蘇省鎮江市人，鎮江市環境監測中心站大氣室副主任，高級工程師，研究方向：環境監測。

X51

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1673-9655(2017)01-0046-03