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大气细粒子是影响城市大气环境质量的重要因素,深圳是我国主要大型城市之一,在经济快速发展的同时也面临着环境问题的挑战,然而对于深圳大气细粒子PM2.5的研究与北京、香港等城市对比相对较少。本研究对2009年深圳大气细粒子PM2.5进行了常年多点位的观测和详细的化学分析,获得深圳地区大气PM2.5化学组成的时空分布规律。同时选择合适的源解析受体模型PMF分析了深圳大气PM2.5污染的来源及贡献特征,并与深圳五年降水研究结果进行了对比。
为全面反映深圳地区细粒子污染水平,选取了自西向东的四点位作为常年监测点位:宝安区的文汇中学、南山区的大学城、罗湖区的洪湖公园和盐田区的大梅沙,分别代表了深圳市西部关外城区、市区西部、市区东部以及东部滨海背景区域。研究对深圳四个不同点位PM2.5中的元素碳、有机碳、SO42-、N03-、C1-、NH4+和K+组分进行了对比分析.
结果表明深圳市自西向东PM2.5组分浓度之和依次减小,各采样点PM2.5主要组分的质量浓度之和分别为41.0、35.4、29.5和28.3μm-3,其中有机物、SO42-和元素碳是各站点PM2.5最主要的化学组分.由于气象因素的影响和细粒子形成过程的差异,各组分浓度在季节变化上都呈现秋冬高夏季低的特征,但变化趋势有所不同。在空间分布上,PM2.5中有机物、元素碳和NO3-浓度在各站点差异较明显,西部浓度较东部高,SO42-浓度空间差异不大,K+和cr在东部沿海区域相对浓度较高,NH4+在四站点相对浓度变化不大。根据OC/EC比值变化显示深圳西部PM2.5中的有机物主要来自一次燃烧源的贡献,东部区域二次有机碳贡献较大。
研究综合了219组深圳大气PM2.5水溶性离子、EC、OC和金属元素数据,通过正矩阵因子模型(PMF)分析出深圳市细粒子主要的九个污染来源:重油、金属制造、二次硝酸盐、海盐、高氯源、二次硫酸盐、土壤扬尘、生物质燃烧和机动车排放源,其中二次硫酸盐(34％)、机动车排放源(25%)、生物质燃烧源(13%)和二次硝酸盐(11%)对深圳PM2.5质量浓度贡献较大.重油、海盐和机动车排放源季节变化特征不明显,二次硝酸盐、二次硫酸盐和生物质燃烧源呈现较显著的冬高夏低的趋势。机动车排放源对市区监测点贡献显著比背景点高,海盐源对背景点贡献略高,二次硫酸盐和生物质燃烧源对市区和背景点贡献相当,表明其区域污染源的特征,
对比PM2.5和降水中的水溶性组分,结果表明SO42-、C1-、Ca2+和Na+在降水中所占比重较大,可能与粒径较大颗粒物和气态污染物对降水组分的贡献有关。受降雨量和大气污染物浓度的共同影响,降水中各组分浓度呈现冬高夏低的趋势,降水电导率与PM2.5质量浓度季节变化趋势相似,相关性分析结果显示降水pH值与细粒子中SO42-和NO3-呈较明显负相关趋势,与细粒子中Ca呈较显著正相关,表明细粒子中SO42-和NO3-对降水的致酸作用和Ca的中和降水酸性的作用。