德州市冬季大氣PM2.5污染特征及成因分析

摘要：德州市屬于京津冀大氣污染傳輸通道“2+26”城市，是京津冀南部重要生態功能區。為了明確德州市冬季大氣細顆粒物（PM2.5）污染特征及成因，本文采用德州市德城區省控大氣監測站點2019年1月6日到16日的監測數據，結合中國大氣成分近實時追蹤數據集（TAP），分析PM2.5中的3種無機離子濃度（SO42-、NO3-、NH4+）。結果表明，德州市冬季PM2.5污染事件屬于硝酸型污染，PM2.5中NO3-、SO42-、NH4+三種組分濃度的相對比例分別為43.0%、28.5%、28.5%。因此，要想緩解大氣污染，德州市必須進一步加強對硝酸鹽氣溶膠前體物的排放控制。

關鍵詞：大氣；細顆粒物；硝酸鹽；污染特征；控制

中圖分類號：X513 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.044

Abstract： Dezhou City belongs to the \"2+26\" cities of the Beijing-Tianjin-Hebei atmospheric pollution transmission channel， and is an important ecological functional area in the south of Beijing-Tianjin-Hebei. In order to clarify the characteristics and causes of winter atmospheric fine particulate matter （PM2.5） pollution in Dezhou City， this paper uses monitoring data from the provincial controlled atmospheric monitoring station in Decheng District， Dezhou City from January 6 to 16， 2019， combined with the Tracking Air Pollution in China （TAP）， to analyze the concentrations of three inorganic ions （SO42-， NO3-， NH4+） in PM2.5. The results show that the winter PM2.5 pollution event in Dezhou City belongs to nitric acid type pollution， and the relative ratios of NO3-， SO42-， and NH4+ concentrations in PM2.5 are 43.0%， 28.5%， and 28.5%， respectively. Therefore， in order to alleviate air pollution， Dezhou City must further strengthen the emission control of nitrate aerosol precursors.

Keywords： atmosphere; fine particulate matter; nitrate; pollution characteristics; control

隨著工業化和城市化的快速發展，中國在過去十年中經歷嚴重的顆粒物污染，尤其是細顆粒物（PM 2.5）。PM2.5粒徑小，在大氣中滯留時間長，可以遠距離遷移，并積累有毒物質，對生態環境和人體健康具有重要影響[1-3]。因此，PM2.5受到廣泛關注，成為研究熱點[4-6]。德州市位于山東省西北部，是京津冀大氣污染傳輸通道“2+26”城市之一，面臨嚴峻的大氣污染防控形勢[7]。目前，國內大氣顆粒物中無機離子的研究主要集中在珠江三角洲、長江三角洲以及京津冀地區的大城市[8-11]，較少涉及包括德州市在內的中小城市。為深入了解德州市冬季大氣污染情況，明確冬季大氣污染特征及成因，本文將監測站監測數據與數據集數據結合，分析德州市大氣PM2.5中無機離子的濃度，為德州市PM2.5控制提供科學依據，這對京、津、冀、魯大氣污染聯防聯控具有重要意義。

1 數據來源

研究數據主要來自德州市德城區省控大氣監測站點，監測時間為2019年1月6日到16日，研究區地理位置如圖1所示。大氣顆粒物成分數據來自中國大氣成分近實時追蹤數據集（TAP）。

2 結果與討論

2019年1月6日到16日，PM2.5與NO2、SO2濃度時間序列變化如圖2所示。監測數據顯示，1月7日至8日，PM2.5濃度逐漸下降，從268 μg/m3降到50 μg/m3左右。1月10日至14日出現污染事件，每日PM2.5濃度都超過100 μg/m3，到13日02∶00，其濃度達到最高，為341 μg/m3。1月7日至8日，NO2、SO2與PM2.5有相同的濃度變化趨勢，而1月10日至14日，SO2濃度相對穩定，大致保持在10 μg/m3左右，NO2濃度與PM2.5濃度變化趨勢比較一致，這說明這場污染事件可能屬于硝酸型污染[12-14]。

為了明確PM2.5組分變化規律，采用中國大氣成分近實時追蹤數據集的大氣顆粒物組分數據進行探究。對比發現，數據集與監測點的數據變化趨勢較為一致，這說明數據集的數據準確性高，如圖3所示。

NO3-、SO42-、NH4+是PM2.5的3種重要組分，研究發現，3種無機離子濃度隨PM2.5濃度的增加而增加，這說明3種無機離子都與污染過程密切相關。從圖4可以看出，3種無機離子中，NO3-濃度最高，相對比例約為43.0%，SO42-與NH4+濃度相差不大，相對比例約為28.5%，在整個污染過程中，NO3-對PM2.5濃度產生顯著影響。根據冬季大氣NO2濃度的變化，這次污染事件屬于硝酸型污染。

隨著經濟的發展，私家車數量急劇增加，機動車尾氣排放成為大氣NO2的重要來源，NO2是硝酸鹽的前體物之一，有必要改進機動車尾氣處理技術，控制機動車數量，減少硝酸鹽氣溶膠，有效改善大氣環境質量[15-17]。

3 結論

研究期內，德州市冬季出現的PM2.5污染事件屬于硝酸型污染，PM2.5中NO3-、SO42-、NH4+濃度的相對比例分別為43.0%、28.5%、28.5%。硝酸鹽氣溶膠的生成已經成為德州市冬季霧霾的重要成因之一，因此要想緩解大氣污染，必須進一步加強對硝酸鹽氣溶膠前體物的排放控制。

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