环境科学技术及资源科学技术

2008

李杏茹，王英锋，郭雪清，等

2008年奥运期间北京不同粒径大气颗粒物中元素碳和有机碳的变化特征

李杏茹，王英锋，郭雪清，等

目的：北京作为2008年奥运会的主办城市，其空气质量引起了国内外的关注。为保证奥运期间北京市空气质量优良，北京市在奥运期间特别实施了包括机动车单双号限行等空气质量保障措施。本研究的目的：是分析奥运期间有机碳（OC）和元素碳（EC）的粒径分布、限车措施对大气EC和OC的影响，将有助于理解北京空气污染物的变化特征，以期为今后北京乃至全国其他城市的空气污染控制和空气质量改善提供科学决策依据。方法：采用安德森撞击式分级采样器采集2008-06-01至2008-09-30不同粒径的大气颗粒物样品，样品的粒径范围分别为＞9.0，9.0～5.8，5.8～4.7，4.7～3.3，3.3～2.1，2.1～1.1，1.1～0.65，0.65～0.43和＜0.43 μm。采集的样品利用美国DRI Model 2001热光反射碳分析仪（Desert Research Institute，美国）分析了其中的有机碳（OC）和元素碳（EC）含量。具体分析过程为：样品在纯氦气中分4步加热到550℃，依次为120℃（OC1）、250℃（OC2）、450℃（OC3）及550℃（OC4）；然后在2%氧气、98%氦气的环境中，分3步升温，依次为550℃（EC1）、700℃（EC2）、800℃（EC3）；每一过程均氧化含碳物质得到CO2，再转变为CH4，用火焰离子检测器（FID）测定含碳量。每10个样品中将随机抽出1个进行平行分析；每周进行2次标准样品的测量。TC（OC+EC）的实验误差＜10%，OC和EC的实验误差均小于10%。空白试验表明，采样膜没有受到污染，空白样品中EC和OC的浓度低于实际样品的1%。结果：总悬浮颗粒物中EC和OC的平均浓度分别为3.7 μg－3和32.5 μg－3，而在细粒子中分别为2.7 μg－3和17.7 μg－3，平均有55%和73%的OC和EC富集于粒径＜2.1 μm的细粒子中，表明碳气溶胶是北京大气细粒子中的重要组分。对比发现，限车措施能够有效控制北京大气中碳质气溶胶的浓度。两种限行措施相对于未限行对OC的削减率分别为23%（黄标车限行）和34%（黄标车＋单双号限行），对EC的削减率分别为56%（黄标车限行）和68%（黄标车＋单双号限行）。由OC与EC的比值波动较大，9个粒径段中的平均值依次为4.2，12.0，12.4，10.6，19.0，24.1，22.1，24.6和23.0（粒径段从小到大），表明细粒子中的碳质气溶胶主要来源于汽车尾气排放和燃煤排放，粗粒子中的含碳物质主要来源于生物质燃烧及烹调过程。计算表明，TSP中二次有机碳占总有机碳比例的平均值为74%。在PM2.1中的OC与二次水溶性离子表现出较高的相关性（R2＝0.88），而在＞2.1 μm的粗粒子中二者的相关性较弱（R2＝0.21）。结论：OC，EC主要存在于粒径小于2.1 μm的细粒子中。限车期间相对于未限车期间二者的质量浓度都有不同程度的下降，表明区域协同减排措施能够有效控制大气中碳质气溶胶的浓度。细粒子中的碳质主要来源于汽车尾气排放和燃煤排放，粗粒子中的含碳物质主要来源于生物质燃烧及烹调等。二次转化过程对北京大气碳质气溶胶的贡献很大，因此应加强控制污染物前体物的排放。

来源出版物：环境科学, 2011, 32(2): 313-318

入选年份：2015