蘭州市主城區春季PM2.5空間分布及水溶性離子污染特征＊

程慧波

（甘肅省環境監測中心站，甘肅 蘭州 730000）

近年來，隨著經濟發展以及城市化進程加快，大氣環境污染日益加重，蘭州市主城區作為大氣環境同人類活動之間物質、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的生態環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（GIS），能夠更加直觀地區研究顆粒物空間分布態勢特征[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物種[6-8]。當前，國內對PM2.5的離子濃度、季節變化以及區域分布做了大量的研究，許多研究發現很多地區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PM2.5時空分布特征及PM2.5中水溶性離子的質量濃度、及來源特征，以期為蘭州市主城區后續開展PM2.5時空分布、組成特征及污染成因提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

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

1.2 監測儀器和分析方法

本文研究各樣點監測儀器為河北先河PM10/PM2.5顆粒物XHPM2000E自動監測儀（監測采樣時間為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智能超聲波儀進行消解樣品。

2 結果與討論

2.1 PM2.5空間分布特征

根據4個監測點位PM2.5顆粒物XHPM2000E自動監測儀監測數據，對蘭州市主城區2014年鐵路設計院、七里河區職工醫院、西固區蘭煉賓館、生物制品研究所4個監測點位的PM2.5春季平均值在ArcGIS中進行空間插值，得到了2014年年蘭州市主城區春季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PM2.5空間分布呈現出了片狀、點狀和條帶狀的分布模式，高值區域主要分布在蘭州市主城區東邊區域，該區域PM2.5濃度值在0.063～0.081mg/m3，該區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域PM2.5濃度值要高于其他區域。以黃河為主線的中間區域則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年蘭州市主城區春季大氣顆粒物PM2.5進行水溶性離子實驗分析得出的結果見表1。

表1 蘭州市主城區2014年春季PM2.5水溶性離子濃度

從2014年蘭州市主城區春季4個采樣點水溶性離子實驗室分析結果發現：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果可以發現蘭煉賓館同鐵路設計院排序一致，生物研究所同職工醫院排序基本一致，說明了蘭州市主城區春季PM2.5主要污染物來源結構基本類似。從水溶性陰陽離子的分析結果可以發現：Cl-、NO3-、SO42-是陰離子中的主導離子，Ca2+、Na+是陽離子中的主導離子，經過實驗室分析得出，PO43-離子在所有的采樣點中均未檢出。

3 結論

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

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

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