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北京PM2.5化學組成及源解析季節變化研究取得新進展

來源：分析測試百科網更新時間：2013-12-30 09:38:14 瀏覽次數：

        我國大氣污染問題越來越嚴重。今年1月及10月份發生多次持續時間長、污染范圍廣的霧霾天氣，使得人們越來越關注大氣細顆粒物(PM2.5)污染問題。
       最近，中國科學院大氣物理研究所研究員張仁健課題組與國內外同行合作，針對2009-2010年不同季節在北京城區采集的121對特氟龍和石英膜 PM2.5樣品進行全組分分析，獲取了北京四個季節PM2.5的質量濃度、29種元素、9種離子和8個組分有機碳無機碳等化學組分資料，研究了北京城區細顆粒物總體污染水平及季節變化特征。研究發現，雖然SO2、NOX等前體物在冬季較高，但是二次無機氣溶膠更傾向于在高溫高濕的夏季形成。相反，二次有機氣溶膠更傾向于在干冷的冬季形成。同時，結合源解析模型正矩陣因子分析(PMF)、潛在源分析(PSCF)等方法，探討了不同季節影響北京城市PM2.5的主要貢獻源。該成果在國際期刊Atmospheric Chemistry and Physics上發表。
      利用正矩陣因子法(PMF)解析出北京地區PM2.5的6個重要來源，分別是土壤塵、燃煤、生物質燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業污染和二次無機氣溶膠，這些源的平均貢獻分別為15%、18%、12%、4%、25%和26%。沙塵天氣常對春季氣溶膠有重要影響，而在秋冬季節，來自建設工地的浮塵和街道的再懸浮塵是土壤塵的主要來源。燃煤源冬季貢獻最大，生物質燃燒源貢獻春、秋較高，冬、夏季較低，工業污染源貢獻在夏秋季節較高。二次無機氣溶膠在夏季和春季的貢獻最高，是硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽季節變化的體現，同時也與對二次無機氣溶膠形成有重要影響的光化學過程有關。

                  圖1 PMF獲得的PM2.5的六個源的譜分布及其日貢獻的時間變化序列
       潛在源分析PSCF 的研究結果表明，對于硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等六類主要組分來說，北京的南部地區是來源可能性最高的區域，該結果與北京周邊的AOD分布趨勢一致。根據軌跡分類統計的二次無機氣溶膠顯示，來自北京南部的氣流常攜帶較高濃度的二次無機氣溶膠和含碳氣溶膠，西北向的氣團則含有較多的土壤塵和含碳氣溶膠。北京發生霧霾時，來自南向的氣流會使二次無機氣溶膠的濃度變得很大，北京南部細粒子中高濃度的二次氣溶膠可能與高濕度的云霧中較強的非均相反應，以及較強的光化學反應有關。
       本研究結果進一步提升了對北京城市大氣氣溶膠化學組分及季節變化特征的認識，明確給出了北京地區PM2.5來源及其貢獻率，同時揭示了區域輸送對北京空氣質量的影響。如果將燃煤、工業污染和二次無機氣溶膠三個來源合并起來，化石燃料燃燒排放成為北京PM2.5污染的主要來源。北京周邊省份快速發展的工業生產活動，會帶來跨境傳輸的污染。治理北京本地空氣污染，不僅需要改善能源結構，還需要區域聯合防治。
      參與該研究的合作單位有環境保護部華南環境科學研究所、臺北“中央研究院”、中國科學院地球環境研究所、北京大學、西安交通大學等。

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