摘要
大气颗粒物不是一种单一成分的空气污染物，其化学组分复杂，主要包括有机碳、元素碳、水溶性离子、有机物和金属元素等物质。它们来源途径多种多样，可以通过自然及人为活动产生，并通过大气环境中一系列复杂的气?粒反应生成。大气细颗粒物对人体健康、能见度和环境气候等都有着显著的影响。上海、杭州、南京和北京作为《重点区域大气污染防治“十二五”规划》划定“三区十群”中长三角和京津冀地区的典型城市，被列入重点控制区47个城市之中。长春是东北地区的中心城市之一，也是重要的工业基地和全国综合交通枢纽。这5个典型城市的环境问题关系到我国经济，民生甚至国家安全。分析大气细颗粒物中的化学组分变化特征及其来源，对评价城市空气污染状况和控制大气污染具有重要意义。 本文选取长春、北京、上海、杭州和南京作为东北地区和中国东部的典型城市，基于2016年11月11日至12月6日大气颗粒物样品采集及其化学组分分析，根据空气质量评价标准将整个采样期划分为清洁大气，轻度污染、中度污染和重度污染，探讨PM2.5及其化学组分浓度变化特征，利用正定矩阵因子模型定量分析各类污染源排放对细颗粒物中多环芳烃质量浓度的贡献，并用后向轨迹模型、潜在贡献因子分析法和浓度权重轨迹分析法对大气污染物来源与传输过程进行模拟。 研究结果如下： （1）长春、北京、上海、杭州和南京采样期间PM2.5质量浓度的平均值分别为（51.9±25.7）、（109.0±73.0）、（39.6±24.0）、（92.5±41.4）和（98.8±34.4）μg·m?3，和往年相比质量浓度呈下降趋势。气象因素对PM2.5的作用比较复杂，因地理位置不同而产生差异，不利的气象条件包括较高的湿度和较低的风速有利于PM2.5的积累。 （2）水溶性离子与PM2.5空间分布相似。二次离子（SIA，包括NO3?、SO42?和NH4+）是总水溶性离子中最重要的组分，占比为72.7%~91.1%，其中长三角地区3个站点占比均超过85%，表明长三角地区冬季期间的二次污染相较于北方城市更为严重。PM2.5中二次无机离子的质量浓度随污染程度增强而增大，硝酸盐为5个城市在污染大气下主要的贡献物种，随着大气污染程度的增加含氮污染物逐渐成为大气颗粒物中最重要的污染物。 （3）污染天气下，OC和EC质量浓度分别是清洁天气下的2.5~14.0倍和2.8~6.4amp;nbsp;倍，5个站点OC与EC相关性较好，说明PM2.5浓度增大与含碳组分浓度有关，并且含碳组分来源相对稳定，OC和EC有较为相近的一次污染来源。利用EC元素示踪法对二次有机碳进行估算，5个站点冬季均有SOC生成，其中北京SOC质量浓度最高，在OC中占64.1%。 （4）有机物可以作为大气污染源排放的示踪物，指示大气颗粒物的具体来源。来源于机动车尾气排放的BbF在上海、杭州、南京和长春多环芳烃中含量较高，藿烷的异构化指标31abS/(31abS+31abR)更接近机动车尾气排放的特征值，归一化比值基本落在汽油车和柴油车特征值之间，说明上海、杭州、南京和长春冬季有机物主要来源于机动车尾气排放，但还会受到燃煤排放的共同作用。 （5）PM2.5质量浓度受到本地源排放和外地源区域传输两个方面影响。外地源区域传输对每个采样点的影响都不同，长春站点主要受到来自本地源排放的影响，北京、杭州和上海主要受到西偏北和西南方向气流的影响，南京站点主要受到京津冀地区方向气流的影响。机动车尾气排放、燃煤排放和工业排放为上海、杭州、南京和长春大气细颗粒物中PAHs的主要来源。在PM2.5治理过程中，尤其是在颗粒物扩散条件较差的情况下，应着重控制机动车尾气以及工业废气的排放，调整能源结构，推广使用清洁能源。
NETL