摘要
21世纪以来，随着我国工业化和城镇化进程加快，空气污染问题日益加重，尤其是近十年来的细颗粒物(PM2.5)污染，影响着人们的日常生产生活和身体健康。水溶性组分中的水溶性有机酸(WSOAs)是重要的有机组成，能够加重重污染天气的形成。华北地区(按照自然地理划分)作为我国细颗粒物污染治理的前沿阵地，前期研究主要集中于无机组分的污染特征和来源解析，对有机酸组分关注较少。而随着“十三五”以来空气质量的总体改善，如何更进一步提高空气质量是新时期大气污染防治的难点。华北地区是我国挥发性有机物(VOCs)和臭氧(O3)的高排放区，沿海城市的港口航运又进一步增加了VOCs排放的可能性。高前体物排放和高氧化性都是促成颗粒物中有机酸形成的有利条件。因此，本研究选取山东烟台、青岛以及天津三个华北地区沿海城市，监测2021年10月至2022年10月期间PM2.5样品，分析水溶性有机酸(草酸、丁二酸、戊二酸、甲酸、乙酸、甲磺酸)污染特征，进行来源解析，并与华北内陆城市、非华北城市进行比较。主要结果如下: 1、研究期间，除福州外，华北沿海及内陆城市的PM2.5浓度均超过国家二级质量标准(35μg/m3),说明我国大气治理仍任重道远。华北沿海城市年均PM2.5质量浓度(61.0μg/m3)小于华北内陆城市(65.8μg/m3)。华北地区PM2.5同呈现春冬季高、夏秋季低的季节变化特征。污染物(CO、SO2与NO2)的排放强度与气象因素(风向、相对湿度和光照强度)协同影响着华北沿海城市的PM2.5浓度变化。 2、华北沿海城市总水溶性有机酸年均浓度(0.304μg/m3)与华北内陆城市(0.287μg/m3)平均浓度相差较小;三个沿海城市颗粒物中WSOAs年均浓度从低到高分别是烟台(0.282±0.180μg/m3)、青岛(0.288±0.195μg/m3)、天津(0.342±0.189μg/m3),均大于东南沿海城市福州。WSOAs中以草酸、丁二酸和戊二酸三种二元羧酸为主，约占WSOAs的72.4％～82.1％。一元羧酸在各城市的浓度分布不同。三个沿海城市的总水溶性有机酸呈现相似的季节变化特征:春夏季较高，秋冬季较低。 3、通过正定矩阵因子分析法对三个沿海城市水溶性有机酸的来源进行解析。华北沿海城市PM2.5中的甲酸、乙酸主要来自土壤源、移动源的一次排放。而甲磺酸在沿海城市以海洋来源为主，部分城市还受造纸工业和长距离传输的影响。二元羧酸主要来自VOCs在大气氧化剂作用下的二次转化，内陆城市二元羧酸与之相似。但与内陆地区不同的是，沿海地区还受船舶排放这一特殊移动源的影响。 4、船舶运行会排放大量的一次污染物，排放量最大的一次污染物是NOx、CO、SO2及VOCs,除SO2,其余物质是形成WSOAs的重要前体物。近几年船舶排放增幅最为明显的是青岛，总体增长率为65.9％,其次是烟台(1.29％),天津(0.624％)。NOx排放量的增加使得O3浓度均呈现上升趋势，大气氧化性加强，再加上青岛船舶VOCs排放量最高且增幅快，因此其颗粒物中的水溶性有机酸比烟台和天津更易受船舶排放的影响。 综上所述，华北沿海城市细颗粒物中水溶性有机酸污染特征及来源都较为复杂,船舶排放会对水溶性有机酸的生成产生潜在贡献，不可忽视。
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