大氣污染面臨的挑戰及對策的研究

（南平市邵武環境監測站，福建 南平 354000）

1 引言

邵武市位于北緯26o55′～27o35′，東經117o2′～117o52′之間，地處福建省西北部，屬于中亞熱帶東南季風氣候，風向的季節性轉換比較明顯，全年50%以上的時間為靜風，相對濕度為50%～83%。多年平均氣溫為17.5℃，邵武市屬于多霧山區，全年平均有118.6 d出現霧天。在秋冬季節，邵武市存在逆溫現象，不利于城區大氣污染物的水平和垂直擴散。大氣污染已經成為邵武市的一個嚴重問題。水溶性離子是大氣顆粒物的主要組分之一[1]。在大氣顆粒物中，水溶性離子含量有可能達到其總濃度的40%～60%，該濃度可以隨著當地氣象條件、季節變換及污染擴散強度的改變而發生一定的改變。然而，大氣顆粒物（PM10和PM2.5）中水溶性物種都具有親水性，并能促使云凝結核的產生，從而對氣候變化產生影響[2]。同時，水溶性組分容易在不經意間被人體吸收，并對人體造成一定的傷害。為此，該研究通過對邵武市2018年3月～2019年2月各季節的PM10和PM2.5進行采樣分析，研究水溶性離子特征，進一步為邵武市大氣污染防治措施的制定提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

選擇邵武市3個環境空氣自動站作為采樣點，分別為邵武市環境保護局、市委黨校和閩北地質大隊。這3個采樣點在邵武市呈三角形分布，代表了邵武市城區的顆粒物污染濃度水平（見圖1）。

采樣時間：2018 年3～5 月（春季），共計92 d；6～8月（夏季），共計92 d；9～11月（秋季），共計91 d；2018年12月～2019年2月（冬季），共計90 d。同步開展PM10和PM2.5樣品采樣，每天采樣時間為1∶00～翌日0∶00，采樣時長為23 h。

采樣儀器為賽默飛世爾科技公司（熱電）生產的FH62C14型和5030SHARP型環境空氣顆粒物采樣器。流量設定為16.67 L/min。

2.2 分析方法

取下監測儀器中的紙帶，并逐個剪取位于采樣紙帶上面的樣品點，把所有樣品分時間點放入50 ml聚乙烯瓶中，之后在每個瓶子中加入10 ml的超純水，然后放入超聲波清洗器中，設定水溫度為10℃，功率設置為60%下超聲波震蕩1 h，將其取出后，再放入水浴恒溫振蕩器中室溫震蕩1 h。空白紙帶和試劑空白做相同處理。

將其取出過濾后，再次裝入聚乙烯瓶中，用針管注射器進行樣品過濾，采用濾孔為0.22 μm的濾頭。然后保存在4℃恒溫培養箱內，直至上機測試。利用DIONEX ICS-1500型離子色譜（雙系統+自動進樣器+淋洗液發生器），陰離子柱型號為AS23 4×250 mm分離柱進行梯度檢測，淋洗液為1～30 mol/L的KOH；陽離子柱型號為CS12A 4×250 mm分離柱進行等度檢測，淋洗液為3%的甲磺酸溶液。根據不同的出峰時間進行定性分析，再用峰面積進行定量分析。分析測定F-、Cl-、NO3-、S042-四種陰離子濃度和Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+五種陽離子濃度，使用的各個離子標準曲線R2均為0.999以上。

3 結果與討論

3.1 邵武市大氣顆粒物濃度情況

圖2為邵武市采樣期間p（PM10）和p（PM2.5）的日均值變化情況。從圖2可見，p（PM10）和p（PM2.5）變化趨勢基本一致。在采樣期間，邵武市p（PM10）和p（PM2.5）日均值分別為（6～104 μg/m3）和（4～70 μg/m3）。從季節性特點來看：p（PM10）由高到低的順序為冬季（55 μg/m3）＞春季（46 μg/m3）＞秋季（42 μg/m3）＞夏季（34 μg/m3）；p（PM2.5）由高到低的順序為冬季（33 μg/m3）＞春季（29 μg/m3）＞秋季（27 μg/m3）＞夏季（22 μg/m3）。采樣期間，邵武市p（PM10）和p（PM2.5）的日均值在春、夏、秋、冬四季均未超過GB3095-2012二級標準限值[p（PM10）為150 μg/m3，p（PM2.5）為75 μg/m3]。但春、秋、冬三季的日均值均超過GB3095-2012二級標準限值，表明邵武市春、秋、冬三季大氣污染較為嚴重。春季居民過春節燃放煙花炮竹，秋季大量燃燒秸稈，冬季逆溫強度及逆溫層厚度大，這都會阻礙污染物稀釋擴散從而造成冬季大氣污染嚴重。采樣期間，顆粒物質量濃度會出現較大波動，這可能與當天的氣象條件有關。當相對濕度較大、風速較小時，這些氣象因素不利于污染物擴散，會導致污染物質量濃度會突然升高，如2018年3月1日、10月12日和2018年11月26日；當相對濕度較小、風速較大時，污染物質量濃度會突然下降，如2018年5月1日、11月25日和2018年2月5日。

各季節PM2.5/PM10的占比情況見圖2，采樣期間PM2.5/PM10年均值為0.62；春季PM2.5/PM10在0.58～0.62，平均值為0.61；夏季PM2.5/PM10在0.57～0.64，平均值為0.62；秋季PM2.5/PM10在0.60～0.65，平均值為0.63；冬季PM2.5/PM10在0.55～0.63，平均值為0.62。由此得知，邵武市大顆粒污染物以PM2.5為主。因此，控制細顆粒物排放是降低大氣顆粒物污染的有效途徑。在秋冬季，PM2.5/PM10比例較高，可能是由于秋季干旱、農田燃燒秸稈以及空氣擴散條件差引起的。PM2.5/PM10的比例較穩定，說明PM2.5已成為邵武市主要的污染來源。近幾年，工業企業發展及城區開發建設，使得細顆粒物逐漸成為邵武市大氣污染中的首要污染物。

3.2 邵武市水溶性離子特征分析

PM10和PM2.5中水溶性陰陽離子濃度及占比見表1。從表1可以看出：邵武市空氣中PM10的水溶性離子年均濃度從大到小順序為：SO42-＞NO3-＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Cl-＞F-＞Mg2+；水溶離子在PM2.5中的年平均濃度由大到小依次為SO42-＞NO3-＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Cl-＞F-＞Mg2+；從表 1可以看出，顆粒物水溶性離子濃度大小順序是一致的，說明顆粒物中污染物成分一致。在9種水溶性離子中PM2.5/PM10占比從大到小排序為：NO3-＞NH4+＞Ca2+＞SO42-＞Cl-＞Mg2+＞Na+＞K+。

表1 PM10和PM2.5中水溶性陰陽離子濃度及占比

因此可以看出硫酸根、硝酸根、鈣離子含量較大，分別為：2.483 mg/L、1.036 mg/L，0.808 mg/L。這說明邵武市大氣顆粒物（PM10和PM2.5）來源主要是：煤煙塵、機動車尾氣排放塵、企業生物質燃燒塵和建筑揚塵。其中，在水溶性離子PM2.5/PM10占比中可以看出：NO3-、NH4+、Ca2+占比分別為86.78%、78.25%、63.61%。結合邵武市當地產業結構，這可能與邵武市硝銨企業排放、竹制品企業燃燒生物質原料和汽車尾氣排放有關。燃煤排放的煤煙塵是中國城市顆粒物污染的重要來源[3]。然而，邵武市硫酸鹽的占比小于硝酸鹽的占比，主要因為邵武市作為城區的重要點位，周邊工業企業燃燒生物質燃料比較多，燃煤相對較少，相應排放量就較低。

3.3 結合數據分析大氣污染來源與制定對策

3.3.1 大氣污染的來源

春季：春節期間燃放煙花爆竹，城市空氣質量會出現不同程度的持續數小時的污染現象，但城市日均值以優良為主。夏季：邵武市城區建筑施工、道路揚塵、城區周邊竹木加工企業排放煙氣，這會導致顆粒物含量升高。秋季：林業部門燒山，農田、菜地及山坳處露天焚燒秸稈、樹葉和垃圾等廢棄物，向區域的上空排放煙霧，這都會對顆粒物造成較大影響[4]。冬季：受外來污染源的影響，秋冬季節北霾南下，污染物遷移傳輸至邵武市。同時，全年受城區上風向的工業企業的影響，比如說水北鎮養馬洲工業園區、綜合農場、通泰街道辦林業開發區、城郊鎮經濟開發區、下沙工業園區等，它們的鍋爐煙氣排放對顆粒物含量升高也有一定的影響[5]。

3.3.2 對策

（1）對企業鍋爐進行專項整治，同時對煙粉塵排放量大的工業源污染企業進行綜合治理，并對無組織排放的企業進行全過程排查和深度治理。

（2）做好春節期間煙花爆竹燃放管控，確保不能嚴重影響環境空氣顆粒物濃度。

（3）在夏收、秋收等重點時節，著重開展秸稈焚燒的日常執法檢查，督促各級網格員履行監管職責，及時制止并依法查處焚燒秸稈的行為。

（4）明確企業治污主體責任，并推動建立健全建筑和道路施工工地揚塵監控監管機制。

4 結語

邵武市大氣污染中大氣顆粒物（PM10和PM2.5）濃度大小順序依次為：冬季＞春季＞秋季＞夏季；

全年中PM2.5/PM10的比例為0.62。PM2.5占比較高，受近幾年工業企業發展和城區開發建設的影響，PM2.5已成為邵武市大氣污染中的首要污染物。

邵武市大氣顆粒物（PM10和PM2.5）經過水溶性處理后，水溶性離子濃度測定的大小順序為：SO42-＞NO3-＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Cl-＞F-＞Mg2+；

硫酸根、硝酸根、鈣離子含量較大，說明邵武市大氣顆粒物來源（PM10和PM2.5）主要是：煤煙塵、機動車尾氣排放塵、企業生物質燃燒塵和建筑揚塵。其中，從水溶性離子PM2.5/PM10占比看出：NO3-、NH4+、Ca2+占分別為86.78%、78.25%、63.61%，可以看出所對應大氣污染物為二次無機硝銨鹽。

大氣污染的治理方向應該由政府引導，企業嚴格執行。建立監測和預警體制，控制污染物排放的源頭，減少排放，優化能源和產業結合。