雾霾天气PM2.5中元素特征分析

安乐

（营口市环境监测中心站 辽宁营口 115000）

雾霾天气PM2.5中元素特征分析

安乐

（营口市环境监测中心站 辽宁营口 115000）

随着近年来城市污染的严重，雾霾天气在城市中越来越常见。雾霾带给我们的不仅仅是大气的可见度大幅度降低，而且也会对我们的呼吸道健康造成很严重的损伤。实际上雾霾天气的起因除了空气污染还有部分气象因素，雾霾天气发生时，大气中的颗粒物特别是细颗粒物的浓度大幅度增加，这就是我们见不到太阳的原因。本文从PM2.5的雾霾天气中的元素特征入手，简单分析一下可能造成城区的雾霾天气的原因，为未来能够有效解决城市雾霾问题铺路。

PM2.5；雾霾天气；元素特征

PM2.5指的是空气动力学直径小于等于2.5μm的大气细颗粒物。近年来因为种种原因，大陆的很多城市雾霾天气严重，其中以国都北京较为严重。总体来说，城市雾霾天气已经成为了城市中的一大隐形杀手，一方面雾霾天气的能见度急剧降低，大大增加了发生交通事故的几率，另一方面，空气中大量的细颗粒物导致了人体的呼吸道非常脆弱，严重影响了人体的健康。

实际上国家很早就已经开始重视对城市雾霾天气的成因和解决办法的研究了，近几年来已经明确了通常情况下城市雾霾天气的元素特征，并对一些对雾霾天气影响较大的工厂等采取了一定措施，取得了一定的结果。

1 PM2.5元素分析

1.1 PM2.5中金属元素

根据有效研究表明，大部分城市的PM2.5天气相对于正常天气有不少于27中元素浓度有明显升高。这27种元素中包括As、Cr、Pb、Ti、V等重金属元素，这些重金属元素是城市雾霾天气中主要的无机污染物。

具体来说，雾霾天气中的无机污染物大概可以划分成三个等级，第一个等级的元素有As、Cr、Cu、Pb，这些金属元素通常在雾霾天气中的富集因子大于10，也就是高度富集。第二个等级的金属元素包括Sb和Sn，这两个元素在雾霾中的富集因子介于1～10之间，富集级别在中级。最后一级属于轻度富集，在大气中富集因子不到1或者接近于1，主要有Ti和V等。根据相关调查结果，雾霾天气中高度富集的重金属元素的来源主要是汽车尾气、化石燃料的燃烧导致的空气污染，人为因素非比较明显，但是其他的来源还有待调查和确认。

总体来讲，PM2.5的雾霾天气中最值得注意的当属As等高度富集的有毒重金属元素，这些元素在城市雾霾天气发生时的浓度接近或者已经超出了参考限值，甚至出现了有As浓度超出参考限值5倍左右的记录。相关的部门应该重视对重金属元素污染的治理工作，尽可能降低化石燃料的燃烧量，并倡导使用清洁能源作为人类日常生活中的主要能量来源。

1.2 PM2.5中的有机碳和元素碳

根据资料，城市雾霾天气中有机碳和元素碳在雾霾天气中的比重也相当可观，在某一些污染比较严重的城市的雾霾元素组成分析中，碳污染物后者含碳污染物在大气细颗粒物中的比例能占到大概一半。细颗粒物中的含碳物质包括污染源直接排放的一次有机碳和在经过大气光化学反应之后的气态有机前体物形成的二次有机碳，或者来源于人类的对化石能源的燃烧和排放。空气中的含碳物质浓度如今已经成为了大气污染的一项重要指标。

雾霾天气也会出现超过日常浓度的碳气溶胶，碳气溶胶是一种对温室效应、人体健康、大气能见度都有着重要影响的指标。在北方，由于冬天城市中都依靠化石燃料的燃烧通过暖气来取暖，所以含碳空气污染在北方尤其严重，根据相关数据，采暖期间PM2.5严重的城市大气细颗粒物的浓度为90.69μg/m3左右，有机碳和元素碳的质量浓度在每立方米21.91μg和5.03μg，质量浓度的峰值有机碳和元素碳分别能达到接近50%和接近10%，是大部分北方雾霾天气形成的重要原因。

1.3 元素特征的季节性变化

其实雾霾天气的成因和季节和气候也有非常直接的关系，根据有记载的资料显示，很多城市在夏季的PM浓度会比冬季有较为明显的变化，这是因为大部分的城市雨量主要集中在夏季，而雨水能具有比较明显的对大气细颗粒物的清除作用。相反，大部分城市的秋冬季节由于天气比较干燥，细颗粒物也比较容易在大气中悬浮，所以普遍雾霾天气较多。春季的雾霾天气频率高于夏季，但是不如秋季和冬季。

而根据不同季节各种元素的详细情况，我们发现不同季节元素浓度排在前六位的并没有特别明显的变化，这六种元素只是前后顺序有所变化，分别是Ca、Al、Fe、S、K、Mg。这六种元素中，Ca元素的浓度在多风沙的城市中尤其高，有记录显示在北京春季的雾霾天气中，Ca元素的浓度曾一度达到10个百分点。其次是S元素，这种元素的排放主要原因就是化石燃料尤其是煤的燃烧，所以在北方的秋冬时节硫污染更为明显，全年的平均质量浓度在4%左右。

整体来说，雾霾天气中的元素主体都是源于化石燃料的燃烧和重金属污染，而不同的地区的雾霾天气元素特征根据不同的气候特点而稍显差异。但是可以确定的是，只要相关部门能有效控制对化石燃料排放的限制和对重金属污染处理，那么城市的雾霾终有一天会彻底消散。

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