石家庄市冬季大气颗粒物中水溶性离子与重金属成分研究

为研究石家庄市冬季大气颗粒物中的组分特征,2015年1月采集了石家庄市大气中PM_(10)和PM_(2.5)样品,采用离子色谱和ICP-MS分别测定了颗粒物中的8种水溶性离子和6种重金属元素的含量。结果表明,石家庄市PM_(10)中Cr,Cu,Zn,Cd,Pb,Ni重金属质量浓度范围在0.02~1.72μg/m~3之间,水溶性离子平均质量浓度为125.5μg/m~3,其中Cl-,NO_3~-,SO_4~(2-),NH_4~+分别占总离子质量分数的11.6%,7.8%,43.4%,19.0%,共计81.8%。PM_(2.5)中6种重金属质量浓度范围在0.01~1.23μg/m~3之间,水溶性离子平均质量浓度为104.9μg/m~3,其中Cl-,NO_3~-,SO_4~(2-),NH_4~+分别占总离子质量分数的12.5%,7.2%,43.3%,18.7%,共计81.7%。PM_(10)和PM_(2.5)中NH_4~+与SO_4~(2-)的相关性较好,NH_4~+可能主要以硫酸盐形式存在。PM_(10)和PM_(2.5)样品中重金属的相关性基本一致,Cr和Ni的相关性较好,表明其可能来源于同一污染源,Cu,Zn和Ni之间的显著性相关说明这3个元素有可能同源。     

石家庄市大气颗粒物TSP，PM10和PM2.5主要成分研究

为了研究石家庄市大气颗粒物TSP,PM_(10)以及PM_(2.5)中的主要成分,在不同季节分别采集了该市6个点位的颗粒物样品,对其主要成分的浓度与含量进行了分析。研究表明,TSP,PM_(10)以及PM_(2.5)中的主要成分为SO~(2-)_4,NO~-_3,NH~+_4,Al,Si,Fe,OC,EC等,这些主要成分在各粒径中呈现季节性变化的特点。春季以扬尘污染为主,冬季燃煤污染显著,夏秋季为复合型污染。市区6个点位主要成分的变化规律基本一致,"西南高教"与"西北水源"的颗粒物污染较为严重,可能与其周围污染源分布有关。     

石家庄市冬季大气颗粒物中元素组分的特征分析

为研究石家庄市大气颗粒物的污染特征及其来源,于2013年2月选取石家庄市6个点位,分别采集大气中TSP,PM10和PM2.5的样品,采用ICP-MS法测定颗粒物中20种元素的浓度,并采用相关性分析、t检验法和富集因子法分析探讨石家庄市冬季大气颗粒物中元素污染特征。结果表明,石家庄市城区Al,Ca,Si,S元素在不同粒径颗粒物中含量都较高。根据标识元素分析,颗粒物中无机元素主要来源于燃煤尘、建筑尘和土壤尘,TSP,PM10和PM2.5中无机元素具有较好地统计相关性和同源性。通过富集因子分析,石家庄市大气颗粒物中的元素受人为因素影响的主要污染来源为燃煤、交通排放和冶金化工尘。     

石家庄市春季PM_(10)和PM_(2.5)浓度及其水溶性离子组分特征分析

对2013年春季石家庄市PM10和PM2.5中水溶性离子进行分析,石家庄市春季PM10平均质量浓度为354.9μg/m3,总水溶性无机离子质量浓度为105.48μg/m3,其中SO2-4,NH+4,Ca2+,Cl-和NO-3是主要的水溶性无机离子,占总离子质量分数依次为40.89%,17.93%,13.49%,10.75%和9.09%,共计92.15%;PM2.5平均质量浓度为174.4μg/m3,总水溶性无机离子质量浓度为86.45μg/m3,与PM10中一样,SO2-4,NH+4,Cl-,NO-3和Ca2+是主要的水溶性无机离子,占总离子质量分数依次为41.06%,24.25%,12.11%,8.34%和5.32%,共计91.08%。石家庄市春季PM10及PM2.5中NO-3/SO2-4比值分别约为0.22和0.20,由此判断石家庄市春季主要污染以固定源为主,以燃煤及工业生产为主要来源。     

石家庄市不同梯度大气颗粒物碳组分特征分析

为了探讨石家庄市大气颗粒物中碳组分浓度水平与梯度变化,于2013年7月采集了石家庄市不同梯度大气颗粒物PM2.5,PM10和TSP样品,采用重量法测定颗粒物浓度,采用热光碳分析仪测定颗粒物中的EC(元素碳)和OC(有机碳)的浓度,并采用相关分析及丰度分析探讨石家庄市不同梯度碳气溶胶污染变化特征。结果表明:大气颗粒物中EC和OC主要存在于细颗粒物中,不同梯度颗粒物中OC和EC相关性较好,说明OC与EC的来源相似;不同梯度的ρ(OC)/ρ(EC)大部分超过2.0,表明石家庄市空气中存在一定的二次污染。从颗粒物中8个碳组分丰度初步判断石家庄市颗粒物中碳组分的主要来源是燃煤、汽车尾气及道路扬尘。     

利用SPAMS构建石家庄市PM_(2.5)固定排放源成分谱库

依托单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS),选取石家庄市燃煤、工业工艺、固废焚烧等固定排放源的典型企业展开了PM2.5固定排放源谱库的建立工作。通过对选取的有代表性的源排放样品进行采集和分析,获取了各排放源颗粒物的典型质谱信息和粒径分布特征。结果显示,三类污染源排放的颗粒物粒径峰值基本出现在1.0~1.5μm处;电力、水泥、制药、生活垃圾和危险废物焚烧行业排放的颗粒物粒径分布较窄,在0~3.0μm,而钢铁和医疗废物焚烧行业排放的颗粒物粒径范围较宽,在0~6.0μm左右;燃煤源的特征组分为Cr、有机低聚物、有机物和ECOC;工业工艺源的特征组分为OC,Fe,Pb,CaO,硅酸盐,有机胺;固废焚烧源的特征组分为元素碳、Pb、有机胺、Na,NaCl。该研究建立的石家庄市PM2.5固定排放源谱库,为石家庄市大气中PM2.5的在线来源解析提供了有效准确的识别依据。     

石家庄市PM_(2.5)工业源成分谱的建立及分析

石家庄大气污染严重,尤其是PM2.5浓度经常居高不下。为更加有效地降低PM2.5的浓度,需要对石家庄市PM2.5的来源进行精确解析。为了更加精确地进行源解析工作,需要以本地排放源的成分谱作为输入参数,目前关于石家庄市PM2.5工业源谱的研究还未见有文献报道。选取石家庄市具有代表性的若干工业,借助各种先进分析测试手段,深入细致地分析了石家庄市PM2.5的工业源谱,对于研究石家庄市PM2.5源解析具有很大的参考价值。研究发现:电力行业源谱中的Al可作为电力行业燃煤源标志性化学组分,且含量高于其他城市数据,是石家庄市电力行业源谱的显著特点;在钢铁行业源谱中,Fe和Ca的含量明显区别于电力行业源谱,可作为石家庄市钢铁行业源谱的标志性化学组分。     

石家庄市采暖期环境空气颗粒物来源解析

为研究石家庄市大气颗粒物的污染特征及其来源,于2013年2月采集TSP,PM10和PM2.5样品,并对其质量浓度、无机元素、水溶性离子和碳组分进行分析。结果显示:采样期间TSP,PM10和PM2.5日均质量浓度分别为249~696,157~571和133~488μg/m3,颗粒物污染严重,各化学组分在细粒子中的富集更为明显。Cu,Cd,Pb,Co,Ni,Zn,V等元素受人为污染严重,TSP,PM10,PM2.5中水溶性离子平均质量浓度为158.82,147.31,127.84μg/m3,碳组分质量浓度均值分别为53.53,49.05和38.62μg/m3,污染水平较高,存在二次污染。     

石家庄市大气PM_(10)单颗粒形貌成分分析与来源识别

为了解石家庄市PM10的污染状况,应用扫描电镜能谱技术分析了石家庄市春季大气中PM10的形貌、粒径与成分特征。研究表明,石家庄市春季PM10形貌多样,球形颗粒较多,以小于0.5μm的细粒子为主,粒子数量随着粒径增大而减少。春季重污染与良2个空气质量等级下,重污染含硫颗粒的数量比良时高6.3%,说明重污染气象条件有利于二次粒子的生成。结合单颗粒常用来源得到石家庄市主要源类的贡献率,燃煤、工业排放、土壤及扬尘、机动车尾气为石家庄市主要源类。碳质颗粒为PM10主要组分,其数量占比为87%,主要来源为燃煤,石家庄市仍属煤烟型污染,但由于技术条件的限制,机动车尾气贡献值可能被低估。     

河北省土壤扬尘源PM2.5排放量估算

为了解河北省扬尘类细颗粒物污染的总体状况,以2015年为基准年,通过卫星遥感影像解译方法获取土壤扬尘活动水平数据,采用排放因子模型估算河北省土壤扬尘细颗粒物的排放量。卫星解译结果显示,河北省土壤扬尘源主要包括农田、荒地和裸露山体3类,其中土壤扬尘源总面积为77 627km2。计算结果表明土壤扬尘源的PM_(2.5)排放量为39 699t,其中农田扬尘33 866t,荒地扬尘1 567t,裸露山体扬尘4 266t。因此,农田是河北省土壤扬尘排放的主要来源,占总排放量的85.3%,重点排放区域分布在河北省南部的邯郸、邢台等地,以及西北部的张家口等地。研究结果可为河北省土壤扬尘污染策略的制订提供依据。     

石家庄市2005-2012年环境空气质量变化及影响因素分析

利用石家庄市区环境空气质量定点监测资料,研究了市区2005-2012年环境空气质量变化趋势及影响因素。结果表明:石家庄市首要污染物是PM10(可吸入颗粒物),其次为SO2(二氧化硫),呈现尘污染和煤烟型污染特征;SO2和NO2(二氧化氮)、PM10月均值总体呈非采暖期小于采暖期的趋势,PM10在非采暖期3-5月份出现一个小高峰,沙尘天气影响可能是其主要原因。API(空气污染指数)的月均值与PM10月际变化趋势一致,表明石家庄市大气污染以尘污染为主。总体上,PM10呈现显著下降趋势,SO2和NO2呈不显著上升趋势,空气综合污染指数表现为不显著下降。能源结构变化、产业结构变化、污染源综合整治对减轻环境空气污染起到一定的作用。     

石家庄市冬季典型重污染过程分析

为研究石家庄市冬季重污染天气过程的成因及影响因素,对2015-01-07至2015-01-10这一时间段的重污染过程从PM2.5浓度变化、气象条件演变及其对PM2.5浓度的影响、PM2.5与主要气态污染物的相关性、区域性污染传输等方面进行分析。结果表明:此次石家庄市重污染过程是在区域性大气静稳态背景下形成的,地面压力及风场对PM2.5浓度影响较大;石家庄NO2浓度与PM2.5浓度相关性很高,机动车尾气对城市的污染逐渐加剧;SO2浓度与PM2.5浓度相关性高说明燃煤仍是石家庄市重要污染来源;该时间段河北南部城市区间存在污染物区域性传输。     

基于SPAMS研究石家庄市春节期间重污染过程

2018年2月15日—2月21日春节假期,石家庄市出现了2月份以来污染最重、持续时间最长的一次空气污染过程。为探究重污染天气成因,采用位于石家庄市大气自动监测站的单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS),对春节期间的细颗粒物化学组成进行了分析,结合空气质量状况及气象条件等因素,对重污染天气的成因进行了推定。结果表明,在此次污染过程期间,地面持续处于低压幅合,边界层低,逆温现象严重,致使18日和19日的污染物浓度累积升高;同时根据SPAMS污染特征分析可知,春节期间发生的重污染过程中,燃煤和工业工艺源的累积,加剧了二次转化,且随着PM2.5浓度的攀升,细颗粒物中重金属和矿尘颗粒占比有一定的增加,二次无机源和烟花源的贡献变化较为突出。研究石家庄市春节期间大气污染物的组成及其成因,可为科学有效地制定大气环境调控策略提供技术参考。     

石家庄市一次雨雪过程大气污染特征分析

为了研究气象条件与大气污染之间的关系,结合气象资料和环境监测数据分析了2015-11-21至2015-11-25石家庄市一次雨雪过程对各类污染源及污染物浓度的影响,并利用Pearson相关系数法分析不同污染物之间及污染物浓度与气象要素之间的相关关系。结果表明:此次雨雪过程对面源影响最大,扬尘接近零排放;对移动源的影响主要表现为机动车早晚高峰时段及车辆怠速时间的延长;对工业点源影响较小。颗粒态污染物与SO2,NO2和O3(8h)的浓度呈显著正相关,说明污染物来源呈现一定的同源性。雨雪期间主要污染物浓度与温度呈显著相关性,风速的扩散和稀释作用仅对PM2.5有较明显的影响。     

石家庄市秋季以NO2为主的气态污染物典型污染案例分析

为保障空气质量明显改善,石家庄市采取了一系列举措治理大气污染,然而2015年9月出现了一次以NO_2为首要污染物的气态污染物典型污染过程,各项气态污染物浓度明显高于历史同期水平。NO_2作为二次颗粒物及光化学污染的重要前体物,研究其污染来源及影响因素,对于保护公众健康及提高大气污染综合治理水平具有重要的指导意义。对污染过程中NO_2的浓度变化、时空变化及气象条件对NO_2的影响等方面进行了分析。结果表明:2015年9月由于气象条件与区域污染的影响,造成空气中气态污染物聚集,浓度高于去年同期水平。大气环境中的NO_2主要来源于东南部工业和燃煤源的排放,与机动车保有量增加、大型车辆多活动于夜间、晚出行高峰时段拥堵造成的尾气排放量增加也有直接关系。