摘要
碳质气溶胶是大气细颗粒物(PM2.5)的重要组成部分,与大气污染、气候变化和人类健康密切相关,且碳质气溶胶成分复杂,来源较广。尤其在我国北方工业城市,工业、供暖等燃烧源排放较高浓度的碳质气溶胶,不利气象条件下易导致大气污染事件发生。而目前对典型工业城市碳质气溶胶特征、来源和影响因素等全面分析的研究较少。本文以典型工业城市晋城市为研究对象,分析碳质气溶胶季节和日浓度变化特征,利用EC示踪法和MRS方法分离一次有机碳(POC)和二次有机碳(SOC),利用正定矩阵因子分析法和后向轨迹模型对一次排放的POC、EC进行定量来源解析和区域传输贡献分析,采用气象归一化方法定量分离不同季节和典型污染天排放和气象因素对OC、EC浓度贡献,为晋城市等典型工业城市碳质气溶胶污染治理提供了基础依据。 (1)晋城市秋冬季OC、EC浓度明显高于春夏季,秋季、冬季和夏季OC、EC日浓度均呈“单峰”变化。POC浓度由高到低依次为冬季>春季>秋季>夏季,浓度分别为4.81、3.39、3.04和1.94μg/m3;SOC浓度由高到低依次为冬季>秋季>夏季>春季,浓度分别为3.84、3.47、1.67和1.57 μg/m3。SOC/OC秋季最高,冬季和夏季相近,春季最低。春季OC和EC来源相似,秋季、冬季和夏季OC和EC来源复杂。冬季OC、EC受工业燃烧过程源(钢铁、冶铸行业)和燃煤源等燃烧源影响显著,秋季和夏季机动车排放影响不容忽略。 (2)晋城市秋冬季一次排放的POC、EC污染源贡献占比依次为燃烧源(31.4%)、机动车源(31.2%)、扬尘源(19.7%)、生物质燃烧源(17.8%),应着重加强对燃烧源的管控,尤其是燃煤源及本地特色的钢铁和冶铸工业源;春夏季污染源贡献占比依次为机动车源(30.1%)、扬尘源(28.4%)、燃烧源(25.3%)、生物质燃烧源(16.2%),应着重加强扬尘源管控,同时机动车源和生物质燃烧源应作为常态化管控。周边区域对晋城POC和EC影响基本一致,主要受河南省北部的短距离传输、西南方向和西北方向及京津冀区域的中远距离传输影响,冬季EC受周边地区短距离传输影响较POC更显著。 (3)晋城市秋冬季OC浓度受排放和气象因素的影响为7.23和-0.14 μg/m3,EC为1.10和-0.07 μg/m3;春夏季OC浓度受排放和气象因素的影响为3.91和0.08μg/m3,EC为0.96和-0.04 μg/m3。所选典型污染天和清洁天OC浓度受排放影响为14.57和9.28 μg/m3,受气象影响为2.36和-5.46 μg/m3;EC受排放影响为1.72和1.25 μg/m3,受气象影响为-0.02和-0.64 μg/m3。OC、EC浓度受排放和气象因素共同影响,各季节排放均是主导因素;秋冬季气象因素对OC、EC浓度影响大于春夏季。典型污染天受排放影响大于气象因素,气象因素会加剧OC污染;清洁天气象因素贡献上升,可显著降低污染物浓度。