供暖期大氣顆粒物來源解析

尹志雪 葉影 張雪妍 孫雯雯 童巖琨

摘 要 本文通過對哈爾濱國家新區冬季供暖期間學院路、南京路、哈爾濱石油學院、哈爾濱大劇院四個測點進行連續監測，獲得區域內PM2.5質量濃度。利用CAS-HERM模型對測定數據進行PM2.5源解析，得出顆粒物的污染來源及各污染源的貢獻值。

關鍵詞 供暖期;PM2.5;CAS-HERM模型;源解析

引言

當今社會，大氣環境污染事件頻繁出現，“十面霾伏”成為現階段的社會熱門詞匯，人們談霾色變，霧霾給人類的生產、生活和健康帶來很大負面影響。經研究表明，霧霾的產生與PM2.5的化學組分特征關系密切，PM2.5中的有機顆粒、重金屬等組分會導致各種疾病[1]。因此，對PM2.5的化學特征分析及來源解析能保障大氣環境質量和人體健康需求。

1實驗部分

1.1 樣品采集

（1）采樣點布設。根據《環境空氣質量監測規范》的相關要求布設采樣點，優先選擇國家或省市環境空氣質量監測點，同時考慮功能區分布、人口密度、環境敏感程度等因素，結合區域的主導風向，PM2.5 監測點位布設在哈爾濱石油學院、哈爾濱大劇院、學院路、南京路4個位置。

（2）樣品采集。對區域內4個監測點位的PM2.5樣品進行為期40天的連續采集，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，儀器采樣前均應進行流量校正，并定期對采樣頭進行清理。每天進行連續8小時連續監測，監測時段為每天9：00-17：00。同時，各個點位需進行每周一次的空白樣品采集，計算顆粒物質量濃度和化學組分的濃度時，均減去相應的空白值。

（3）樣品保存。采樣后所有濾膜應分別放入單獨的保存盒中，依次編號。有機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。

1.2 分析方法

利用稱量結果計算顆粒物質量濃度。為保證稱量的準確度，需在采樣前后分別對濾膜稱量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℃的冰箱內冷藏。利用采樣前后濾膜的質量差減去空白試樣的質量，除以標況下的采樣體積，即可得到樣品的質量濃度。

1.3 CAS-HERM源解析模型

CAS-HERM 模型是由中國科學院地球環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。該模型綜合了源類型已知模型和源類型未知模型的優點，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，是使目標函數即總方差最小化[2]。

2結果與討論

本文針對哈爾濱新區大氣污染物排放的實際情況，利用CAS-HERM模型，選取區域內學院路、南京路、哈爾濱石油學院、哈爾濱大劇院四個站點的污染物監測數據，對冬季供暖期PM2.5來源進行源解析。使用CAS-HERM模型解析過程中，采用的組分包括各種有機和無機元素。根據對哈爾濱新區實際情況的調研，最終選取工業活動、燃煤、揚塵、機動車、生物質燃燒、二次硝酸鹽、二次硫酸鹽以及其他源類型。具體PM2.5源解析結果如下：哈爾濱石油學院

由圖可知，哈爾濱石油學院的主導污染源是二次源占31.2%，二次硫酸鹽和二次硝酸鹽源分別占8.8%和22.3%。揚塵源在哈爾濱石油學院的比例較低，占11.9%。工業活動、燃煤、生物質燃燒和機動源，分別占9.3%、16.8%、9.8%和15.8%。其中生物質燃燒和燃煤源比例較高，與居民取暖有關。

3結束語

本文通過對哈爾濱新區供暖期間學院路、南京路、哈爾濱石油學院、哈爾濱大劇院4個監測點進行PM2.5濃度測定，利用CAS-HERM模型對大氣顆粒物進行源解析，得到結論如下：

①哈爾濱新區供暖期間PM2.5的主要來源為二次氣溶膠貢獻源、燃煤源和生物質燃燒源，揚塵源與機動車源貢獻率較小。②二次氣溶膠貢獻源中，以二次硫酸鹽和二次硝酸鹽為主，整個區域污染空間差異性較小，呈現整體性、區域一致性的特征。③重污染期間，燃煤源和生物質燃燒源貢獻值較大，機動車源的貢獻值表現為汽油車明顯高于柴油車。

參考文獻

[1] 王騰飛，蘇布達.氣候變化背景下的霧霾變化趨勢與對策[J].環境影響評價，2014（1）：15-17.

[2] 佚名.CAS-HERM源解析模型[DB].我國PM2.5主要排放源譜數據庫，http：//www.sourceprofile.org.cn/home/page/index/id/17.html，2017-11-6.

作者簡介

尹志雪（2000-），女，黑龍江齊齊哈爾人;畢業院校：哈爾濱石油學院，專業：環境工程，學歷：本科在讀，研究方向：大氣污染處理技術。