镇江市灰霾天气与非灰霾天气下细颗粒物(PM2.5)中无机元素分布特征分析

邱 坚，霍玉玲，郭劲秋

(镇江市环境监测中心站, 江苏 镇江 212004)

镇江市灰霾天气与非灰霾天气下细颗粒物(PM2.5)中无机元素分布特征分析

邱 坚，霍玉玲，郭劲秋

(镇江市环境监测中心站, 江苏 镇江 212004)

分析了灰霾天气与非灰霾天气下的PM2.5中的无机元素浓度特征，结果表明 PM2.5中无机元素的质量浓度在灰霾期间高于非灰霾期，同时灰霾与非灰霾间所测元素的分布特征基本一致，SO42ˉ、NO3ˉ浓度所占比例较大，NH4+、Ca2+、Clˉ、K+浓度次之，其他元素含量很低。主要来源为机动车尾气、秸秆焚烧、工业企业排放、施工扬尘。

灰霾天气；细颗粒物；无机元素；分布特征；镇江市

1 灰霾天气的定义

霾的气象定义是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到10km以下的一种天气现象。霾又称大气棕色云，在中国气象局《地面气象观测规范》中，霾天气定义：“大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度<10km的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色”[1]。

苏气发[2007]91号《关于采用霾的判定指标的通知》里对于霾天判断的规定：①能见度必须<10.0km。②当相对湿度>80%时，记轻雾(或雾)；当相对湿度<60%，记霾。③当相对湿度在60%～80%时，用公式U′=80-V2/5(V是能见度，以km为单位)计算霾的湿度指标，当观测的相对湿度小于霾的湿度指标U′时，记霾；大于等于湿度指标U′时记轻雾(或雾)。

本次测试的点位均装有能见度测试仪和气象参数测试仪，实验通过气象参数测试仪的相对湿度和能见度仪的能见度数据，对灰霾天气进行判别。

2 实验部分

2.1 样品采集

2015年3月、6月、8月、11月每个月选取10d，用配PM2.5切割头的武汉天虹TH-150中流量采样器，设置采样流量100L/min,采集大气样品。 采样地点为镇江市丹徒区环境保护局楼顶，距地约20m，每24h更换1次滤膜，共采集40d，采集样品80个。

2.2 样品分析

无机元素分析方法：PM2.5中水溶性离子F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-浓度分析用离子色谱法分析(《水和废水监测分析方法》(第四版))；NH4+用纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)；Ca2+、Mg2+、K+、Na+用火焰原子吸收法(《水和废水监测分析方法》(第四版))。

3 结果与讨论

3.1 灰霾天气季节性分布特点

从时空分布来讲，由于各地气候及地理环境的差异，导致灰霾产生的时间和季节分布也各不相同，利用气象参数和能见度的资料得出了镇江市不同月份霾天的比例，表明灰霾天气基本呈现出冬季大于夏季，春季秋季基本持平位于冬季和夏季之间，见表1。冬季灰霾发生的频率比较高，主要是由于较高的PM2.5浓度和不利于扩散的天气条件所致。

表1 采样期间灰霾天气统计

3.2 灰霾期间PM2.5中元素的浓度特征

(1)PM2.5中无机元素的质量浓度在灰霾期间要高于非灰霾期，同时灰霾与非灰霾间所测元素的分布特征基本一致，SO42ˉ、NO3ˉ浓度所占比例较大，NH4+、Ca2+、Clˉ、K+浓度次之，其他元素含量很低。灰霾期间和非灰霾期间相比，其中增幅最大的为铵根离子(NH4+)、硝酸根离子(NO3-)及氯离子(Cl-)。铵根离子(NH4+)主要来自有机物质的腐化，与农业活动有密切关系；硝酸根离子(NO3-)则由机动车尾气及固定污染源排放的NOX转化而来；氯离子(Na+和Cl-)来自秸秆焚烧和污染排放，少部分氯离子来自氯化氢水溶性离子[2]。

(2) [NO3-]/[SO42-]比值。灰霾天气的[NO3-]/[SO42-]值[3]均>1，非灰霾天气的[NO3-]/[SO42-]值<1， 说明灰霾天气中的细颗粒物受到机动车影响大于固定污染源的影响，而非灰霾天气相反。

(3)阴阳离子中比重较大的为SO42-和NO3-，一般来自工业污染源排放及机动车等交通工具排放，镇江的大型火电厂可能对SO42-有一定的贡献。同时汽车尾气等石油型污染也占到较大比重，但[NO3-]/[SO42-]值显示灰霾期间主要还是受机动车污染源影响。

(4)6月、11月正是麦秸秆集中燃烧季节，而K+和Cl-又是秸秆燃烧的最高排放因子[4]，因此镇江市目前大气在一定程度上受到了秸秆燃烧的影响。主要金属成分分布情况： PM2.5中的金属成分，其中Ca含量最高。而Ca主要可表征地壳元素，可以从一定程度上说明受镇江市的道路施工、建筑施工的影响。

表2 采样期间灰霾天气和非灰霾天气PM2.5成分分析结果统计表

[1] 吴兑.关于霾与雾的区别和灰霾天气预警的讨论[J]. 广东气象，2005，31(4)：3-7

[2] Turpin, B.J. and Huntzicker, J.J. Identification of secondary organic aerosol episodes and quantification of primary and secondary organic aerosol concentrations during SCAQR [J].Atmospheric Environment，1995(29)：3527-3544.

[3] 郭崇义，洪伶慈.中部近海地区PM10悬浮微粒之化学组成[Z].第九届气胶科技研讨会,2001.

[4] 王丹，屈文军.秸秆燃烧排放颗粒物的水溶性组分分析及其排放因子[J].中国粉体技术，2007(5):31-34.

Analysis of the Distribution of Inorganic Elements in PM2.5Under both Haze and No-haze Weather Conditions in Zhenjiang

QIU Jian, HUO Yu-ling, GUO Jin-qiu

(Zhenjiang Environmental Monitoring Center, Zhenjiang Jiangsu 212004 ,China)

haze days; fine particulate matter; inorganic elements; distribution; Zhenjiang

2016-07-06

2013年江苏省监测科研基金项目:气质中重金属(铅、砷、镉、汞、六价铬)和挥发性有机物不同分析方法的比较研究(1321)。

邱坚，汉族，江苏省镇江市人，镇江市环境监测中心站大气室副主任，高级工程师，研究方向：环境监测。

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1673-9655(2017)01-0046-03