安阳市大气PM_(2.5)中无机元素污染特征分析及来源解析

2021

年

3

月期

缘乞科枚

Journal

ofGreen

Science

and

Technology

第

23

卷第

6

安阳市大气

PM

2

.5

中无机元素污染特征分析及来源解析

陈旭华

1,1,

杨玉军

袁福的

2,

李晓军

3

（

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

.

河南省安阳市城市管理局

， 安阳

河南

455000

）

摘要—

：，

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研究了安阳市大

、

离线样晶采集

气2

PM

.结果表明

5中无机元素污染特征：安阳市大气细粒子样話中共检出

，

并对其来源进行了初步分析

。

无机元素种

37和

，

其中含量最高的是

Zn,TiAs

其次为

PbMn

、

、

。安阳市大气颗粒物主要来自于

6

个因子

：

燃煤机动车扬尘

、、、

工业过程

、

、

生物质燃烧以及其他来源

。

PM2.S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燃煤源主要是其他源

80%）

。

（

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

而主要来源于工业

污染源中的元素、

V

、Mn、、、冬季高于夏季的原因可能是安阳夏季雨水较多

Cr

Pb

Cd

Sr

，

湿沉降消除了大气

中很大一部分的重金属

。

关键词:

PM；

2

.

5

；

无机元素

；安阳市

源解析

中图分类号X52：

：

文献标识码

A

文章编号1674-9944

：

（

2021

）

06-0122-04

新区银杏小区楼顶

、

殷都区铁佛寺

、

环保局楼顶

、

文峰区

1

引言

大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害程

红庙街布设了个采样点个点位分别代表

4,4

4

个不同

功能区

。

采样点位置见表

12018

。

通过

2017

〜

年安阳

度以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件

，

对

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

PM

2

.

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

人或物造成危害的现象

。

开展大气颗粒物污染防治

，

必

须了解颗粒物的主要化学组分构成掌握主要污染源

，

，

把握其污染特征及主要影响因素,才能掌握污染防治工

行初步分析

。

表

1

监测点位设置情况

监测点位

银杏小区

作重点

，

科学制定污染源减排规划

，

在提高治理效果的

同时，

促进经济发展

。

颗粒物的生成过程复杂多样

，

涉

及气态污染物的化学反应及其颗粒化等动态过程

，

其化

学组成

、

物理形态及形成机理均复杂多样而且影响因素

功能区经纬度

商业居住混合区

114.37,36.07

114.29,36.

11

114.36,36.

10

采样高度

15

铁佛寺

红庙街

环保局

较多

。

pm

2

.

5

来源复杂口7,

研究表明

：

中国部分城市

工业区

商业居住混合区

文化区

14

15

45

PM

2

.

5

中人为来源的

As

、、、、

Pb

、等无机

Se

Zn

Cu

、

Cl

Br

、

S

元素有明显富集重污染期间富集程度明显大于其他时

，

段边

。：

这些元素容易富集在

PM

』

表面

，

且化学性质

114.40,36.09

2.2

采样方法

稳定能长时间停留在空气中

，

，

对人体及动植物都会产

生危害中无机元素含量

。

因此

，

对

PM

2

.

5

、

组成及来源

等研究分析具有重要意义

。

自

2013

年月

1

1

日起执行

的

《

环境空气质量标准

HGB3095

-

2012

）

™

首次将

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.S100

采样器崂应

（

2030

型）

，

采样器流量控制在

L/

min,

使用美国

Pall

公司的石英膜采集样品

，

滤膜直径

90

mm,

每天每个点位采集采样时间为

1

个样品

，

23h

。

更换凡士林:每隔

5

个采样日清洗一次铝制碰撞盘

，

并

PM?.

：

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

。

本文以，

pm

25

.

为研究对象

通过分析安阳市年大气

2017

PM

2

.

5

中无机元素污染特

征及来源

，

以期更好地认识各类污染源排放对大气

更换上面的凡士林换膜并记录相关数

。

每天上午

9

：

30

据

，连续采样

。

采样设备每个采样日重新进行流量

5

、

环境温度

、

环境压力的校准

。

PM?.

：

中无机元素的贡献

，

为有针对性地采取污染控制

措施提供科学的研究成果

。

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

2

陈旭华

，

等

：

安阳市大气

PM

2

.

5

中无机元素污染特征分析及来源解析

环境与安全

(NOAA)http

空气资源实验室提供的气象资料

(

：

//

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

。

Cd

、、、、

Ni

Cu

、

Pb

Zn

As

、、

Sn

Se

等化学元素可以当作部分

来自于自然源元素

，、

部分来自人类活动污染元素

。

Mg

Al

、

K

、、、

Ca

Zn

Pb

在

23

种目标元素中有较高的比例

，

占

了总无机元素的

90%

以上

；

同时微量元素如

Ti

、、

V

Cr

、

3

结果与讨论

无机元素是大气颗粒物的主要组成成分

，

无机元素

又包括地壳元素和人类活动示踪元素

，

地壳元素包括

Ni

、、

Cu

、

Cd

Sn

、

As

、

Se

浓度较低

，

占总污染元素的比例

不到

10%

。、

Al

Si

、、

Ca

、、

Fe

Zn

K

等化学元素为大气可

吸入颗粒物中的主要地壳元素成分

。

Si

、

Na

、

AlFeCr

、、、、、、；

KV

Mg

Ca

Ti

Mn

等化学元素

、

、

6

(

5

10

E

l

4

u

)

00

00

翌

谟

10

春

夏

秋

冬

(

s

d

u

)

s

蛭

o

银杏小区铁佛寺

⑷

Zn

0

存

夏

秋

冬

r

l

l

v

&o

L

I

)

劉

g

35O

30

O

25

O

20

O

O

15

O

1

0

O

5

O

季

季

季

季

(

E

d

u

)

芝

0o

9

o

8

o

7

o

6

o

5

o

o

4

3

o

2

o

1

o

o

季

季

季

季

00

E

B

U

)

量

8

o

6o

4o

2

o

o

《

E

d

u

)

豈

2

5

2o

E

d

u

)

s

5

0

5

0

据报道

，

大约

75%

〜

90%

的重金属分布在

PM

】

。

中

，

且颗粒越小重金属含量越高购

。

大气颗粒物通过

呼吸进入人体后

，

其中的重金属可造成各种人体机能障

碍

，

导致身体发育迟缓

，

甚至引发各种癌症和心脏病

。

龙潭

［

⑷等对印度孟买不同地区大气环境中的有毒金属

的含量变化与某些疾病的关系进行研究,发现大气中重

g

坏保局

红亦街

很杏小区铁佛寺环保局红庙街

ph

眾许小区铁佛寺

环保局

Hi

街

(c)Cu

春

熨

秋

纭

8O

7O

6O

5O

4O

3O

2O

1O

0

2o

oo

80

6

o

春

夏

秋

冬

季

季

季

季

4o

2o

2021

年

3

月

绿色科技

第

6

期

共检出无机元素

37

种

：、

AlFe

、、、

Ca

、、、、

K

MgSi

Na

、

P

S

T

、

Zn

、、、

Sc

TiAs

、、、、、、、、、

V

CrGa

Mn

NiNi

CoZr

Cu

、

、

Se

Nb

、、

Mo

、、

Cd

、、、、

In

、、、

Sn

Sb

Ba

La

Ce

Nd

Dy

Yb

和

Pb

o

表

2

为不同采样点大气颗粒物中主要化学元素的

质量浓度检出元素含量最高的是

，

Zn,Ti

其次是

Pb

、

、

Mn

和

As

o

表

2

不同采样点大气颗粒物中化学元素的质量浓度

ng/m

3

银杏小区环保局红庙街

铁佛寺

Cd

11.59.2310.8

&

8

Ni

5.1

15.

53

&

9

9.2

V

10.59.35

14.712.7

Sr

15.515.9

15.04

16.8

Cr

29.30.

7

34.

6455.4

8

As

70.256.771.3

77.

73

Ba

35.43. 5

66

09

47.40.

Mn

86.7

82.

61

86.884.6

Ti

8

&

9

9889.

91.8

7

Pb

129.

5

279.205.

32

234

6

Cu2

45.4

66.

64

61.9

5

&

Zn460.2377.8420.5

454

由图

1

可知

，中各无机元素的质量浓度在不

PM?

』

同的采样点差异较大这种差异主要源于各地元素背

。

景值气候规律和人类活动规模

、

、

类型

、

功能分区等因

素镀锌材料和橡胶产品

。

Zn

的来源包括轮胎的磨损

、

中锌化合物的使用

，

以及这些废弃物的焚烧

。

点位大气

细颗粒物中最高的是铁

Zn

含量都在

0.35

M

g/m

3

以上

，

佛寺点位,其他点位没有特别明显的季节变化规律

。

各

点位

Pb

、、、、

Mn

、

Ba

Cr

V

Sr

的浓度冬季均显著高于夏

季

，

而

Ti

的污染特征则相反

，这主要是因为

：

夏季为湿

季

，湿沉降对大气中金属元素的消除作用较强

；

夏季安

阳地表植被十分茂盛。

，

土壤源相对减弱

另一方面也说

明自然来源是

Ti

元素的一个重要来源

。主要来

自于煤燃烧,并且这两种元素在采样期间有相似的变化

特征浓度要远高于夏季浓度

，

冬季

As

，

主要与冬季燃

煤增加相关

。主要来源于工业生产

Ni

，

其质量浓度无

明显的季节变化规律

。

燃煤的标识性元素

As

在冬季浓度明显高于其他

季节,主要因为冬季的燃煤量增大排放量增加

。

而主要

来源于工业污染源的元素

V

、、、

Cr

、、

Mn

Pb

Cd

Sr

冬季高

于夏季的原因可能是安阳夏季雨水较多

，

湿沉降消除了

大气中很大一部分的重金属

。中

工业污染源对

pm

2

.

5

污染元素的贡献虽然是持续的但由于气象条件的因素

，

而表现出特定的污染特征中的

。

Ti

在不同点位

PM

2

.

5

含量均是夏季与冬季相当部分点位夏季含量高于冬

，

季

，

说明

Ti

的来源既包括天然源

，

也受到人为因素的

影响

。

4

结语

(1)

安阳市大气细粒子样品中共检出无机元素

37

种

：

AlFe

、

CaZn

、、

、、、、、

KV

、、、、、、、

MgSi

Na

P

S

T

Sc

Ti

Cr

124

Mn

、

NiNi

、

Co

、、、、、、、、、

CuCd

Ga

As

Se

Zr

NbSn

、

Mo

、

In

、

Sb

、其中含量最高的是

Ba

、

La

、

Ce

、、、

Nd

Dy

Yb

和

Pb

。

Zn,

其次是

、、

Pb

Ti

Mn

和

As

o

(2)

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

、

。

PM

：

』工业过程源

以燃煤源，

、

，

机动车相关排放为主三

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)

燃煤的标识性元素

As

、

Se

在冬季浓度明显高

于其他季节

。

而主要来源于工业污染源的元素

V

、

Cr

、

Mn

、、、

Pb

Cd

Sr

冬季高于夏季的原因可能是安阳夏季雨

水较多

，

湿沉降消除了大气中很大一部分的重金属

。

Ti

在不同采样点

PM

：

》

中的含量均是夏季与冬季相当

，

部

分点位夏季含量高于冬季

，

说明

Ti

的来源既包括天然

源

，

也受人为因素的影响

。

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30(7)

：

〜

86.

Content

and

Characteristics

of

(L.

Trace

Elements

in

the

Salvinianatans

)

All.

Ma

KunHan

1

,

Bangchao

2

(1.

Taierzhuang

Branch

of

Zaozhuang

City

Ecological

Environment

Bureau

,

Zaozhuang

,

Shandong

277400

2.

,

China

;Zaozhuang

Xuecheng

Branch

of

City

Ecological

Environment

Bureau

,

Zaozhuang

,

Shandong

277400,

China)

Abstract

：

To

understand

the

characteristicsnatans

ofof

trace

elements

inin

the

organisms

Salvinia

(L.

)

All

the

Taierzhuang

ction

of

the

Beijing

一

Hangzhou

Canal

,

non

一

dispersive

atomic

fluorescence

spectrometer

and

flame

a-

tomic

absorption

spectrometer

were

ud

to

determine

thethe

content

ofdifferentof

trace

elements

in

parts

Salvinia

natans^LSe

.

)AZZ

・

The

results

showed

that

the

content

of

six

trace

elements

Fe,

Mn,

Zn,

Ni,

Cu,

in

the

buds,

leaves,

roots

and

stems

of

natansQL,

Salvinia

)All

was

extremely

significant

(P^0.

01).

Among

them,content

the

of

Fe

in

Salvinia

natansCL.

)All

waswas

thethethe

highest

and

Se

lowest.family,

with

Compared

plants

o£

same

the—

content

ofofof

natans ­

trace

elements

Fe

and

Mn

Salvinia

(L.

)Taierzhuang

All

inHang

ction

the

Beijing

zhou

Canallevel,

is

in

thethe

level

middle

and

content

of

Zn,

Cu

is

at

the

downstream

・

Key

words

：

Salvinianatans

(L.

)

All

；

trace

elements

；

content

；

characteristics

(上接第

124

页)

Pollution

CharacteristicsInorganic

andSource

Analysis

of

Elements

in

PM

2

.5

in

Anyang

City

Chen

1 2

Xuhua

,,

Yang

Yujun

1

Yuan

Fude

,

Li

Xiaojun

3

(1.

Anyang

Ecological

Environment

Monitoring

Center

of

HenanHenan

Province

,,

Anyang

455000,

China

;

2.

HenanHenan

Anyang

,

Solid

Waste

and

Chemical

Technology

Management

Center

9

Anyang

455000,

China

;

3.

Anyang

City

Administration

»

Anyang

,

Henan

455000,

China!)

Abstract

:

Theair

pollution

characteristics

and

sources

of

inorganic

elements

inin

PM2.

5

Anyang

were

studied

by

on

­

lineline

and

— 2017 2018

off

sampling

of

atmospheric

particulateveral

matter

from

to

at

reprentative

obrvation

sites

in

Anyang

city.­

particle

The

samples

results

show

that

there

are

37An

kinds

of

inorganic

elements

in

fine

from

yang

city,

which

the

highest

of

is

Zn,

the

next

is

Pb,

Ti, from

Mn

and

As.

Anyang

city's

PM

10

comes

mainly

six

sources

:

coal

5

combustion,

industrial

process,

motor

vehicles

,

dust,

biomass

PM

combustion

and

other

sources.

2

mainly

comes

vehicle—­

from

coal-fired

sources

,

industrial

process

sourcescontribu

and

related

emissions.

Thetotal

tionmain

ofof

the

three

sources

exceeds

80

%

・

iron

The

sourcessources

coal

combustion

are

other

(mainly

and

steel

coal)

and

civil

,

coal

—

bad.

The

industrialcoking

processsources

are

mainly

cement

and

petrochemical

industries.

TheThe

—

largestby

contribution

of

motor

vehicle

source

is

non,

road

machinery

followeddiel

vehicles.

reason

why

the

elements

V,

Cr

,

Mn,

Pb,

Cd,