长三角区域本底站(临安)细颗粒物污染特征及氧化潜势研究

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大气细颗粒物(PM2.5)成因复杂,是造成长三角地区大气灰霾的“元凶”,严重影响该地区居民的生产、生活和健康。开展PM2.5污染特征、来源解析及其氧化潜势研究,定量分析化学组分和来源贡献比例,探讨大气污染传输贡献规律和人体健康危害程度,是制定精准的区域大气污染防治策略的基础。本研究选取长三角区域本底站——临安站(位于浙江省杭州市临安区)为研究地点,综合运用现场采样、实验室样品测定与表征、模式模拟、分析比较、策略评价等方法,开展了PM2.5污染特征及其来源解析研究,同时深入研究了细颗粒物的氧化潜势,而氧化潜势是关乎人体健康评价的重要指标,从人体健康角度提供这一依据,将为未来制定和优化大气污染防治政策措施提供更加科学和合理的依据。本研究收集并分析表征了长三角区域本底站(临安)2018年3月至2019年2月历时一年的PM2.5滤膜样品,定量测定了水溶性离子、碳组分等的日均浓度。经分析比较,研究了临安PM2.5各化学组分的季节性变化、来源贡献等特征。总的来说,有机碳化合物在各个季节中均为PM2.5中最重要的化学组分,其在春、夏、秋、冬四个季节的贡献分别为18%、33%、40%、21%。硝酸盐的季节性变化最为明显,冬春等寒冷季节硝酸根离子浓度明显高于夏秋等温暖季节。此外,随着PM2.5浓度水平的上升,二次无机盐气溶胶在PM2.5中所占比例也同步上升。区域输送贡献也是冬季PM2.5浓度最高的重要原因之一。此外,本研究还应用CMAQ模型,评估了长三角区域41个城市及区外的污染物传输对临安PM2.5污染的影响。发现长三角各城市之间的PM2.5污染传输非常明显,总体存在“距离越近、贡献越大”的规律,但硫酸盐主要来自长三角区域之外的长距离传输。临安的一次细颗粒物和二次有机气溶胶主要来自杭州市的污染源排放,贡献占比分别为49.9%、69.6%。湖州、宁波、嘉兴等近周边城市对临安PM2.5浓度也有重要影响,贡献占比分别为10%、6%和4%。但是,杭州市排放对临安硫酸盐浓度的贡献仅为12.5%,长三角以外地区的贡献为54.5%。同时,本研究采用了二硫苏糖醇检测法,定量测定了长三角区域本底站(临安)PM2.5的氧化潜势,揭示其季节变化特征,探讨了PM2.5各组分浓度与氧化潜势之间的相关性。结果表明,临安年均DTTv为0.94±0.37 nmol?min-1?m-3,低于北京和上海,但高于美国和欧洲。DTTv水平和PM2.5浓度存在线性正相关的关系,呈现出冬季>春季>秋季>夏季的规律。水溶性有机碳(WSOC)组分是PM2.5氧化潜势的主要贡献者。另外,春季的Mg2+、夏季的NO3-和SO42-、秋季的K+、SO42-和Na+也对临安PM2.5的氧化潜势也有较大影响。针对上述特征和规律,结合大气污染防治实践经验,为了更有效地改善空气质量、保障人体健康,考虑人体健康指标等重要因素,本研究提出优化大气污染防治策略的建议:动态调整长三角大气污染联防联控范围,春、夏、秋季加强100 km范围内的近周边城市污染协同控制;夏季把江西东部城市纳入,冬季把苏皖鲁豫交界地区以及华北平原城市纳入,在更大范围内控制源排放及污染传输。优化重点攻坚时段的起止月份,从“10月至次年3月”调整为“11月至次年4月”。全年“常态化”实施VOCs治理,根据氧化潜势等表征细颗粒物对人体健康的影响指标情况,更好地控制春、夏、秋、冬季的PM2.5浓度。全面实行烟花爆竹禁放,持续加强VOCs治理、氨减排、工地扬尘管控、道路保洁、机动车排放控制,实现PM2.5和臭氧的“精准双控”。建议生态环境部门高度重视PM2.5成分与人体健康关系机制研究,利用相关健康指标的变化及时提醒公众采取健康防护措施。本研究将加强对PM2.5的特征规律、形成途径、传输规律及其对人体健康影响的认识,为政府制定相关控制政策提供了重要的科学参考。
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