论文部分内容阅读
我国正处于经济迅速发展时期,加速推进城市化和工业化进程的同时,造成了诸多环境方面的问题,与人们密切相关的城市大气环境问题已经引起了足够的关注。天水市地处“两缘”（青藏高原东北部边缘和亚洲夏季风北部边缘）地带,气候敏感、生态脆弱,目前对其大气环境和气溶胶等方面的研究仍然是个空白,因此对其大气环境质量的研究很有必要。本文基于2015—2019年天水市空气质量监测数据,分析6项主要大气污染物的污染特征,在此基础上对首要特征污染物之一的PM2.5重点进行污染特征的研究,包括水溶性离子及其碳组分特征,同时对PM2.5的来源进行了本地源解析和外来输送及其潜在源区研究,得到以下结论:（1）天水市首要特征污染物为颗粒物,SO2、NO2和CO均达标,PM2.5和PM10分别超出二级标准的1.08倍和1.09倍;除O3外的其他污染物季节变化均为冬季最高,夏季最低,其昼夜变化都呈早晚双峰型。SO2、NO2、CO和PM2.5与温度之间存在显著的负相关关系,春季干燥的气温和较强的风力导致颗粒物浓度的上升,高的相对湿度可以抑制污染物的扩散,然而低温高湿的环境却有利于颗粒物的吸湿性增长;西南风会导致高浓度的SO2、NO2和CO,高浓度的PM2.5和PM10与西风和西北风有关。（2）天水市PM2.5中SNA（二次无机气溶胶）约占70%,其大气环境受人为源的影响较大,水溶性离子浓度在冬春两季较高,秋季次之,夏季最低;冬季NH4+的存在形式以（NH4）2SO4和NH4NO3为主,其他季节NH4+的存在形式以NH4HSO4和NH4NO3为主,在春季和夏季,相对较高的硫氧化率（SOR）表明大气中存在明显的氧化转化过程,夏季相对高的氮氧化率（NOR）说明存在一定的二次转化过程;总体上有机碳（OC）的质量浓度均高于元素碳（EC）,OC/TC（总碳）和OM（有机物）/TCA（总碳质气溶胶）四季比均高于80%,表明OC和有机物对天水市大气PM2.5的贡献大;机动车尾气排放、生物质燃烧和燃煤是天水市碳质气溶胶的主要贡献源。（3）相关性分析显示,PM2.5与PM10的年及四季的相关性较高,表明两者的来源相似;排放源清单显示,PM2.5的排放量冬秋季最高,夏季最低,民用和工业部门对其排放的贡献占比最高,尤其是冬季排放贡献占比高于80%以上;碳组分主成分分析发现生物质燃烧、燃煤排放和机动车尾气是PM2.5中OC和EC的主要贡献源,对PM2.5中碳组分的贡献率为68.32%—79.96%;利用正矩阵因子分解法（PMF）对PM2.5进行本地源解析,得到3类因子较好的解释了PM2.5中污染物的来源,3类污染源分别为燃烧源（20.26%）、混合源（60.14%）和二次来源（19.6%）。（4）污染物外来输送显示,在春季、秋季和冬季,天水市易受到来自北方气流和西北气流的影响,远距离输送使它们成为影响大气细颗粒物的最主要输送路径,夏季易受到东部和东南气流的影响。潜在源贡献因子（PSCF）和浓度权重轨迹（CWT）分析表明,天水市PM2.5潜在源区的四季差异明显,源区分布范围冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最小,冬季有1条潜在源区带,其覆盖区域的部分地区是我国污染相对严重的区域,部分地区是我国沙尘暴的主要源地。天水本地及邻近市县、甘肃东南部、四川东北部、陕西中南部、豫陕鄂交界、青海西北部、内蒙古南部是细颗粒物的最主要潜在源区。