安阳市2017年大气PM2.5污染成因分析

陈旭华，袁福的，王 兵，王艳敏，李 昆，李晓军

(1.河南省安阳生态环境监测中心，河南 安阳 455000;2.河南省安阳市固体废物和化学品技术管理中心，河南 安阳 455000;3.河南省安阳市生态环境应急投诉受理中心，河南 安阳 455000;4.河南省安阳市城市管理局, 河南 安阳 455000)

1 引言

城市空气污染排放和空气质量改善问题，尤其PM2.5污染已成为人们普遍关注的热点问题[1]。研究表明，PM2.5对人体健康、能见度和气候变化[2]均具有重要影响，是当前困扰城市环境空气质量改善和达标管理的重要二次污染物。目前，国内外针对PM2.5浓度和组分的季节变化特征、年际变化等开展了大量研究，并识别了PM2.5污染来源[3，4]。 研究显示：PM2.5具有显著的季节变化特征，一般是冬季最高、夏季最低，但春季和秋季的相对PM2.5浓度会因城市间排放源、风向、风速和地理位置(内陆与沿海)等因素而产生差异[5，6]。自2013年1月1日起执行的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)[7]首次将PM2.5列入环境空气污染物基本项目，安阳市作为全国第一批重点城市开展监测。今以2017年安阳市PM2.5的主要来源进行解析，为制定大气污染控制方案提供科学依据，以期为进一步改善和提高区域环境空气质量提供技术指导。

2 实验部分

2.1 样品采集

根据采样点布设原则和国控点的分布，在安阳市高新区银杏小区楼顶、殷都区铁佛寺、环保局楼顶、文峰区红庙街布设了4个采样点，4个点位分别代表4个不同功能区。采样点位置见表1。通过2017～2018年安阳全市多个代表性观测点大气颗粒物的在线、离线样品采集，研究安阳市春、夏、秋、冬4个季节PM2.5的化学组成、季节变化和空间分布规律，并根据示踪化学组分对其成因及污染物来源进行初步分析。

表1 监测点位设置情况

2.2 采样方法

2.2.1 采样仪器

本项目采用青岛崂山应用技术研究所研发的PM2.5采样器(崂应2030型)，采样器流量控制在100 L/min，使用美国Pall公司的石英膜采集样品，滤膜直径90 mm，每天每个点位采集1个样品，采样时间为23 h。更换凡士林：每隔5个采样日清洗一次铝制碰撞盘，并更换上面的凡士林。每天上午9:30时换膜并记录相关数据，连续采样。采样设备每5个采样日重新进行流量、环境温度、环境压力的校准。

2.2.2 采样期间气象资料

观测期间同步采集了安阳市的逐时气象数据，包括温度、风速、露点、相对湿度、降水量和大气压力等，数据来源为美国“Weather Μndergroμnd”网站http://www.wμndergroμnd.com。同时，通过美国大气与海洋局(NOAA)空气资源实验室提供的气象资料(http://www.arl.noaa.gov/RaEADY amet.php)，获得了东亚地区气压场、风速、风向等参数在不同高度的时空分布。

3 结果与讨论

3.1 安阳市春季PM2.5来源解析

安阳市春季各站点PM2.5的主要来源及贡献如图1所示。春季各点位PM2.5浓度分别为银杏小区60 μg/m3、铁佛寺59.9 μg/m3、环保局67.7 μg/m3。从图1中可见PM2.5以工业源、机动车、燃煤源相关排放为主，3个污染源总贡献超过了60%，其中工业源比例最大，第二源为燃煤源，然后是机动车和扬尘源。环保局和银杏小区两点位工业源贡献超过40%，铁佛寺点位因为采样时间不同所以源贡献与其他两点差异较大。

图1 春季PM2.5主要来源及贡献

3.2 安阳市夏季PM2.5来源解析

安阳市夏季采样期间各站点PM2.5的主要来源及贡献如图2所示。夏季各点位PM2.5浓度分别为银杏小区52.6 μg/m3、铁佛寺54.5 μg/m3、环保局50.8 μg/m3，从图2中可以看出PM2.5以工业源为主，其次为燃煤源和机动车源，3个污染源总贡献超过80%。工业过程源和燃煤源贡献铁佛寺点位最大分别为28.3%、31.7%；机动车源环保局点位贡献最大为21.6%；扬尘源铁佛寺点位贡献最大为11%。

图2 夏季PM2.5主要来源及贡献

3.3 安阳市秋季PM2.5来源解析

各点位秋季PM2.5的主要来源及贡献如图3所示。增加了红庙街PM2.5采样点，4个点位源贡献浓度分别为银杏小区43.2 μg/m3、铁佛寺43.7 μg/m3、环保局42.8 μg/m3，红庙街41.5 μg/m3，从图3中可见PM2.5以工业过程源、燃煤源、机动车源相关排放为主，其中工业源比例最大，第二源为燃煤源，其次是机动车。工业过程源红庙街点位贡献最高为32.7%；燃煤源、机动车源银杏小区点位贡献最高分别为30.5%、20.7%；扬尘源环保局点位贡献最高为12%。

图3 秋季PM2.5主要来源及贡献

3.4 安阳市冬季PM2.5来源解析

各点位冬季PM2.5的主要来源及贡献如图4所示。各源贡献总浓度为103.6 μg/m3，4个点位各源贡献浓度分别为银杏小区98.2 μg/m3、铁佛寺106.5 μg/m3、环保局108.1 μg/m3、红庙街101.6 μg/m3。从图4中可见，PM2.5以燃煤、工业源、机动车相关排放为主，其中燃煤源比例最大，第二源为工业过程源，然后是机动车源。4个点位中，燃煤源铁佛寺占比最高为34.8%；工业过程源环保局采样点占比最高为28.6%；机动车源中银杏小区采样点占比最高为20.7%；扬尘源环保局点位贡献最高为12%。

图4 冬季PM2.5主要来源贡献

3.5 安阳市全年PM2.5来源解析

安阳市全年采样期间PM2.5的主要来源及贡献如所示。从图5中可见PM2.5以燃煤源、工业过程源，机动车相关排放为主，3个污染源总贡献超过了80%。根据清单排放量进行进一步重点源分析如图6可知，燃煤源主要是其他源(主要为钢铁燃煤)和民用燃煤为主。工业过程源主要为焦化和水泥、石化行业。机动车源贡献最大的为非道路机械，其次为柴油车。扬尘源中贡献最大的为道路扬尘，其次为施工扬尘。

图5 2017年安阳市PM2.5的主要来源及贡献

图6 相关行业年贡献率

4个季节PM2.5的主要来源及贡献如图7所示，春夏秋季主要以工业过程源污为主，冬季以燃煤源为主。4个季节各污染源贡献横向比较，扬尘源春季贡献最大为11.4%；机动车源夏季贡献最高为21.2%;生物质燃烧源秋冬季贡献较大。冬季燃煤源成为最主要贡献源，工业过程源贡献占比最小，但是绝对贡献没有减弱。冬季应注意燃煤和工业过程相关行业的管控。

4 结论

(1)安阳市大气颗粒物主要来自于6个因子：燃煤、工业过程、机动车、扬尘、生物质燃烧以及其他来源。

图7 各污染源贡献率季节变化

(2)PM2.5以燃煤源、工业过程源，机动车相关排放为主，3个污染源总贡献超过了80%。燃煤源主要是其他源(主要为钢铁燃煤)和民用燃煤为主。工业过程源主要为焦化和水泥、石化行业。机动车源贡献最大的为非道路机械，其次为柴油车。扬尘源中贡献最大的为道路扬尘，其次为施工扬尘。

(3)PM2.5春夏秋季主要以工业过程源污为主，冬季以燃煤源为主。扬尘源春季贡献最大为11.4%；机动车源夏季贡献最高为21.2%;生物质燃烧源秋冬季贡献较大。冬季燃煤源成为最主要贡献源，工业过程源贡献占比最小，但是绝对贡献没有减弱。冬季应注意燃煤和工业过程相关行业的管控。

(4)春季各点位PM2.5浓度分别为银杏小区60 μg/m3、铁佛寺59.9 μg/m3、环保局67.7 μg/m3。环保局和银杏小区两点位工业过程源贡献超过40%。

(5)夏季各点位PM2.5浓度分别为银杏小区52.6 μg/m3、铁佛寺54.5 μg/m3、环保局50.8 μg/m3。工业过程源和燃煤源贡献铁佛寺点位最大，分别为28.3%、31.7%；机动车源环保局点位贡献最大，为21.6%；扬尘源铁佛寺点位贡献最大，为11%。

(6)秋季增加了红庙街PM2.5采样点，4个点位源贡献浓度分别为银杏小区43.2 μg/m3、铁佛寺43.7 μg/m3、环保局42.8 μg/m3，红庙街41.5 μg/m3。工业过程源红庙街点位贡献最高，为32.7%；燃煤源、机动车源银杏小区点位贡献最高，分别为30.5%、20.7%；扬尘源环保局点位贡献最高，为12%。

(7)冬季4个点位各源贡献浓度分别为银杏小区98.2 μg/m3、铁佛寺106.5 μg/m3、环保局108.1 μg/m3、红庙街101.6 μg/m3。燃煤源铁佛寺占比最高，为34.8%；工业过程源环保局采样点占比最高，为28.6%；机动车源中银杏小区采样点占比最高，为20.7%；扬尘源环保局点位贡献最高，为12%。