北京东北部城区PM_(2.5)中元素的污染特征及来源解析

【摘要】：细粒子PM_(2.5)已经引起社会各界人士的广泛关注，环境空气质量标准（GB3095-2012）中首次规定了PM_(2.5)的标准值，新标准在全国实施前，分析探讨北京市2007年到2011年PM_(2.5)的长达5年的监测结果，并探讨2008年奥运会期间空气质量保障措施对PM_(2.5)的减排的意义，为将来PM_(2.5)在全国的监测、减排措施的制定具有指导意义。 2007年9月30日到2011年6月21日在北京中国环境科学研究院大气环境观测站对PM_(2.5)进行了长期采样，并对PM_(2.5)进行元素解析。论文主要结论如下： （1）对白天和夜间分别进行采集的2007年9月30日~2009年2月23日的分析结果表明：2008年8月白天PM_(2.5)月均浓度值并不是期望中的最低值，而是略高于9月份的月均浓度，在8月份白天的采样中共获得27个有效滤膜，其中8月1日到8月7日PM_(2.5)的浓度均值为75.3ug/m3，8月7日出现8月份浓度最大值124.5ug/m~3，8月8日到8月31日的浓度均值为48.5ug/m~3，8月份前期的浓度较高，对月均值贡献较大，进一步的分析表明南方气流的区域性缓慢传输是导致奥运8月7日PM2.5重污染过程的关键成因。 （2）对在采取严格污染防控的奥运期2008年8月8日到8月24日PM_(2.5)的24小时浓度变化的分析结果表明：24小时平均值的达标率为88.2%，在2005年到2008年的“奥运投入期”内，北京投入环境治理的费用为450亿元，北京奥运会的空气质量的每个百分点的达标率与环境治理费用的经济代价为5.12亿元，北京奥运会的良好空气质量是以高昂的经济代价为前提的。国家以北京奥运会的前期保障措施和北京奥运期间的各种空气质量保障措施为基础，其他各个地市的PM_(2.5)达标是可以实现的。 （3）对白天和夜间连续采集的2009年2月23日~2011年6月21日的分析结果表明：PM_(2.5)的月均浓度变化与季节变化趋势吻合，夏秋季的月均浓度低于春冬季，2009年8月的月均浓度值在这段采样时期内是最低的。2009-2010年的冬季浓度与2010-2011年的冬季浓度基本持平。长期浓度的平均值为80ug/m~3，大于新PM_(2.5)标准的长期浓度值35ug/m3。奥运会结束后，一些减排控制措施相应的取消了，导致PM_(2.5)的长期浓度值相对奥运会采样期内浓度偏大。 （4）不同单位形式表示的质量浓度差别很大，与人类污染活动相关的金属元素Cd、As、Cu、Cr，浓度以μg/g表示要比以ng/m~3表示高；以地壳源为主的元素Mg,Al, Ca, Fe,浓度以ng/m3表示要比以μg/g表示高。同时对2009年4月13日到2011年1月4日白天和夜间连续监测获取的采样膜的元素进行时间变化分析，根据测得的元素质量浓度（ng/m~3）的值的大小可以将元素分为三类：第一类：Na、Mg、Al、K、Ca、Fe；第二类：P、Ti、Mn、Cu、Zn、Pb、Ba；第三类： V、Cr、Co、Ni、Ga、As、Sr、Rb、Sc、Li、Y、Cd、Sn、Sb、Cs。 （5）对2008年8月1日到2008年9月27日期间采集的PM_(2.5)进行因子分析和富集因子分析，判断北京市东北部城区的主要污染来源的影响因子有5个：与交通运输有关的复杂燃烧源和土壤尘在城市系统中的传输源、燃烧源、建筑源、地面扬尘、钢铁工业生产。 （6）对2008年7月24日到8月24日的PM_(2.5)的浓度和天气情况进行统计总结，灰霾天气PM_(2.5)的质量浓度显著高于清洁天气。其中，灰霾天气白天PM_(2.5)的质量浓度比清洁天气高65.8%，夜间PM_(2.5)的质量浓度比清洁天气高54.8%，灰霾天气期间能见度较小。