某市短期細(xì)顆粒物污染原因分析

1 顆粒物源監(jiān)測分析

1.1 監(jiān)測信息

采樣地點(diǎn)：某市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)測站點(diǎn)；時(shí)間：2019 年12 月28 日0：00 至2020 年1 月5 日23：00。

1.2 空氣質(zhì)量分析

整體空氣質(zhì)量分析

對某市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)測站點(diǎn)PM2.5質(zhì)量濃度監(jiān)測期間分析，其優(yōu)、良等級占比為91.2%，輕度污染等級占比為8.8%。期間PM2.5小時(shí)值最高為108μg/m3，出現(xiàn)在1 月4 日23：00。

1.3 空氣質(zhì)量各參數(shù)分析

監(jiān)測期間點(diǎn)位周邊空氣質(zhì)量各參數(shù)小時(shí)值變化情況如圖1 所示。整個(gè)監(jiān)測期間點(diǎn)位周邊環(huán)境O3、CO、PM2.5、PM10、NO2、SO2污染物濃度均值分別為：30.1μg/m3、0.6mg/m3、40.6μg/m3、79.7μg/m3、45.7μg/m3、13.2μg/m3。

圖1 監(jiān)測期間空氣質(zhì)量參數(shù)變化情況

1.4 氣象參數(shù)分析

對監(jiān)測期間監(jiān)測點(diǎn)位周邊氣象數(shù)據(jù)小時(shí)變化進(jìn)行分析。監(jiān)測期間，風(fēng)速范圍為0.2～3.2m/s；氣壓范圍為1016.6～1039.5 hPa，大氣相對濕度范圍為39.6%～83.9%，氣溫范圍為-2.9～12.2℃，大氣相對濕度與氣溫二者間呈現(xiàn)出較為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。監(jiān)測期間點(diǎn)位主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠珫|風(fēng)和東北風(fēng)，風(fēng)速大多集中在2m/s 左右。

2 整體顆粒物信息分析

2.1 顆粒物變化趨勢分析

監(jiān)測期間獲得具有測徑信息的顆粒物（SIZE）2119547 個(gè)，同時(shí)有正、負(fù)譜圖的顆粒（MASS）325008。由圖2 可以看出，SPAMS所測得顆粒物數(shù)濃度與PM2.5質(zhì)量濃度變化趨勢較為一致，相關(guān)系數(shù)r 值為0.64，說明SPAMS 所得顆粒物數(shù)濃度一定程度上可以反映大氣細(xì)顆粒物的污染狀況。

圖2 SPAMS 數(shù)濃度與PM2.5質(zhì)量濃度趨勢對比圖

2.2 源解析結(jié)果

基于監(jiān)測結(jié)果，參照《大氣顆粒物來源解析技術(shù)指南》，結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)，按照環(huán)境管理需求對細(xì)顆粒物排放源進(jìn)行分類，將采集到的顆粒物分為餐飲、揚(yáng)塵、生物質(zhì)燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣、燃煤、工業(yè)工藝源、二次無機(jī)源以及其它8 大來源。其中餐飲源為餐飲飯店油煙排放；揚(yáng)塵源包含建筑揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵、地表土壤塵等排放顆粒；生物質(zhì)燃燒源主要是秸稈、野草、木柴等的焚燒及生物燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒；機(jī)動(dòng)車尾氣源包含了柴油車、汽油車等交通工具以及非道路移動(dòng)機(jī)械排放的顆粒；燃煤源包含區(qū)域內(nèi)外煤炭燃燒過程排放的顆粒；工業(yè)工藝源包含了工業(yè)工藝過程直接排放的顆粒物以及排放的VOCs 轉(zhuǎn)化成的顆粒物，還有金屬冶煉等工藝過程排放的顆粒；二次無機(jī)源主要指從單顆粒譜圖來看，除鉀離子外，只含有二次無機(jī)離子（氨根、硫酸根、硝酸根等）的顆粒，即無法進(jìn)行一次來源解析的顆粒，這類型顆粒可以在一定程度上反映大氣二次反應(yīng)的強(qiáng)度；未包含在上述源類以及未被識(shí)別的顆粒物歸于其它源。

從圖3 中可以看出對總顆粒物貢獻(xiàn)排在前四的分別為機(jī)動(dòng)車尾氣源、二次無機(jī)源、工業(yè)工藝源和揚(yáng)塵源，分別為29.5%、18.4%、15.8%、13.4%。燃煤源和生物質(zhì)燃燒源占比分別為9.2%、7.6%，分列第5、6 位，餐飲源占比為1.4%。

圖3 整體顆粒物來源解析餅圖

2.3 優(yōu)、良天氣顆粒物來源分析

圖4 為監(jiān)測期間不同PM2.5質(zhì)量濃度污染等級下污染來源對比圖，隨著PM2.5質(zhì)量濃度升高，機(jī)動(dòng)車尾氣源和燃煤源的占比逐級升高，此外輕度污染時(shí)段二次無機(jī)源占比有小幅升高。監(jiān)測期間PM2.5質(zhì)量濃度的升高主要與機(jī)動(dòng)車尾氣源顆粒的增加有關(guān)，其余各污染源的持續(xù)貢獻(xiàn)也不容忽視。

圖4 不同PM2.5質(zhì)量濃度污染等級下顆粒物來源解析餅圖

2.4 晝夜源解析結(jié)果

以晝夜源解析結(jié)果得出，夜間PM2.5質(zhì)量濃度高于白天，相應(yīng)的夜間工業(yè)工藝源、揚(yáng)塵源、餐飲源和生物質(zhì)燃燒源貢獻(xiàn)略高于白天，機(jī)動(dòng)車尾氣源、二次無機(jī)源和燃煤源占比白天略高于夜間值，整體晝夜源解析結(jié)果差異不明顯。（白天為06：00～18：00，夜間為00：00～05：00 以及19：00～23：00）

2.5 源解析結(jié)果動(dòng)態(tài)變化分析

利用SPAMS 高時(shí)間分辨率的特性，可得到小時(shí)級別的污染源解析結(jié)果，圖5 為監(jiān)測點(diǎn)位12 月28 日至1 月5 日各污染源百分比時(shí)間序列分布。

從PM2.5質(zhì)量濃度來看，監(jiān)測期間PM2.5質(zhì)量濃度波動(dòng)變化較大，多次出現(xiàn)明顯峰值，共出現(xiàn)4 次輕度污染過程，在1 月4日23 時(shí)PM2.5最高達(dá)到108μg/m3。

從污染源來看，監(jiān)測期間主要污染源為機(jī)動(dòng)車尾氣，平均占比在25%以上。在PM2.5質(zhì)量濃度上升過程中，機(jī)動(dòng)車尾氣源占比和顆粒物數(shù)濃度漲幅明顯，同時(shí)工業(yè)工藝源和二次無機(jī)源占比和數(shù)濃度均也有所增長。其中，12 月28 日1300 的污染過程主要受揚(yáng)塵源和工業(yè)工藝源的影響，12 月30 日、1月4 日至5日的污染過程中機(jī)動(dòng)車尾氣源占比出現(xiàn)大幅度上升，二次無機(jī)源占比也有小幅升高，造成了明顯的PM2.5污染。整體上，監(jiān)測期間大部分時(shí)段以機(jī)動(dòng)車尾氣源為首要污染源，PM2.5質(zhì)量濃度增長過程同時(shí)也受到二次無機(jī)源、工業(yè)工藝源和揚(yáng)塵源的綜合影響。

圖5 各源類顆粒物占比、數(shù)濃度及PM2.5質(zhì)量濃度時(shí)間序列

3 污染成因分析

從污染源方面來看，監(jiān)測PM2.5質(zhì)量濃度的升高主要受到機(jī)動(dòng)車尾氣源、二次無機(jī)源、工業(yè)工藝源、揚(yáng)塵源以及生物質(zhì)燃燒機(jī)源等主要污染源顆粒物增加的影響。從發(fā)生的機(jī)制來看，原因主要包括：①夜間時(shí)段車輛通行以及早高峰時(shí)段機(jī)動(dòng)車尾氣和揚(yáng)塵源的排放增加；②上午時(shí)段二次無機(jī)源、工業(yè)工藝源和生物質(zhì)燃燒源顆粒物的增加；③傍晚工業(yè)工藝源顆粒物的增加。

4 結(jié)語

經(jīng)過分析，機(jī)動(dòng)車尾氣源作為首要污染源，控制其排放最為重要，建議加大點(diǎn)位周邊擁堵口警力疏通力度，尤其是早、晚高峰時(shí)段；建議禁止高排車輛進(jìn)入市區(qū)主干道路，可實(shí)施高排車輛繞行措施；杜絕夜間施工工地機(jī)械、渣土車等大型柴油車輛作業(yè)。

工業(yè)工藝源貢獻(xiàn)排在第3 位，對PM2.5的貢獻(xiàn)同樣不容忽視，且5：00～10：00 及17：00～19：00 時(shí)段內(nèi)有明顯增加，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的VOCs。因此，需全面推行工業(yè)清潔生產(chǎn)，對重點(diǎn)行業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)審核。此外，建議錯(cuò)峰生產(chǎn)企業(yè)提前1～2h 開啟煙氣處理設(shè)施，以保證開始生產(chǎn)后處理設(shè)施達(dá)到良好運(yùn)行狀態(tài)。加強(qiáng)道路揚(yáng)塵綜合整治，嚴(yán)控本地秸稈焚燒的同時(shí)，也要注意跨區(qū)域傳輸?shù)目赡苄浴?/p>