2018年冬季淄博市一次沙尘天气颗粒物污染特征研究

示ꎬ２０１８ 年 ３３８ 个地级及以上城市优良天数比例为
０９:００) ꎬ使用直径 ４７ ｍｍ 石英和 Ｔｅｆｌｏｎ 滤膜同步采
但仍有 ５６ ２％ 的城市 ρ( ＰＭ ２ ５ ) 不达标ꎬ故学者们对
除杂质) ꎬ采样前、后滤膜利用 ＡＷＳ￣１ 滤膜自动称重
７９ ３％ꎬ同比上升 １ ３ 个百分点ꎬ空气质量改善较大ꎬ
１.天津城建大学环境与市政工程学院ꎬ 天津 ３００３８４
２.中国环境科学研究院ꎬ 北京 １０００１２
３.淄博市环境监测站ꎬ 山东 淄博 ２５５０４０
摘要: ２０１８ 年 １１ 月底淄博市经历了一次沙尘影响下的大气重污染过程ꎬ为研究此次重污染过程形成机制ꎬ分析了淄博市
ρ( ＰＭ １０ ) 和 ρ( ＰＭ ２ ５ ) 及 ＰＭ ２ ５ 化学组分特征ꎬ并利用 ＰＭＦ 模型和后向轨迹模型对颗粒物的来源进行研究. 结果表明: ①污染期
Ｆｕｎｄｓ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃ Ｗｅｌｆａｒｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.２０１８￣ＹＳＫＹ￣０４１)
第１期
吴丽萍等:２０１８ 年冬季淄博市一次沙尘天气颗粒物污染特征研究
测总站.
人类活动造成灾难性的影响
[９￣１１]
. 由于沙尘天气具有
较强的时空分布特征ꎬ不同时期和区域的沙尘天气发
生频率和强度不同. 我国区域经济发展水平不均衡ꎬ
污染特征差异较大ꎬ因此沙尘天气对我国不同时期和
不同区域城市空气质量影响有所不同
[１２]
. 魏巍等
[１３]
研究发现ꎬ当沙尘过境时ꎬ不仅使 ρ( ＰＭ １０ ) 上升ꎬ也对
颗粒物是我国大气中最主要的污染物之一ꎬ不仅
源. 利用环境空气颗粒物采样器( ＺＲ￣３９３０ 型ꎬ青岛众
. 据生态环境状况公报显
ＰＭ ２ ５ 滤 膜 样 品ꎬ 每 日 采 样 ２３ ｈ ( １０: ００—翌 日
导致能见度降低、全球变暖ꎬ还危害人体健康ꎬ因此备
受国内外学者的关注
[１￣３]
瑞公 司 ) 在 ２０１８ 年 １１ 月 ２３ 日—１２ 月 ８ 日 采 集
高级工程师ꎬ主要从事环境监测、环保仪器和环境科学研究ꎬａ１１６３＠ １６３.ｃｏｍ
基金项目: 大气重污染成因与治理攻关项目( Ｎｏ.ＤＱＧＧ０１０７￣２０ꎬ ＤＱＧＧ０１０７￣１９) ꎻ 中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项
( Ｎｏ.２０１８￣ＹＳＫＹ￣０４１)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ. ＤＱＧＧ０１０７￣２０ꎬ ＤＱＧＧ０１０７￣１９) ꎻ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
重的影响和危害ꎬ导致呼吸等疾病
[１７￣１９]
. 因此ꎬ在关
注 ＰＭ ２ ５ 时ꎬ沙尘天气是一个不可忽视的因素 [２０] .
淄博市处于山东半岛城市群区域内ꎬ是重要的工
ＷＵ Ｌｉｐｉｎｇ １ ꎬ ＬＩ Ｌｉｍｉｎｇ １ꎬ２ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｇｙａｎ ３ ꎬ ＷＡＮＧ Ｘｉｎｗｕ ３ ꎬ ＭＡ Ｙｉｎｈｏｎｇ ２ ꎬ ＧＥＮＧ Ｃｈｕｎｍｅｉ ２∗ ꎬ ＸＵ Ｂｏ ３∗
１.Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｃｈｅｎｇｊｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ｃｉｔｙ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎꎬ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｇｒｅａｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｄｕｓｔ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: Ｚｉｂｏ Ｃｉｔｙꎻ ｓａｎｄ ｄｕｓｔꎻ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎꎻ ＰＭＦꎻ ｂａｃｋｗａｒｄ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｍｏｄｅｌ
间ꎬρ( ＰＭ １０ ) 和 ρ( ＰＭ ２ ５ ) 小时平均值分别为(２５９±１１１) 和(１３３±５１) μｇ∕ｍ３ ꎬ分别是污染后 ρ( ＰＭ １０ ) 〔 ( ８８±３８) μｇ∕ｍ３ 〕 和 ρ( ＰＭ ２ ５ )
〔 (３６±１４) μｇ∕ｍ３ 〕 的 ２ ９ 和 ３ ７ 倍. ② 受沙尘的影响ꎬＣａ２＋ 、Ｍｇ２＋ 、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ 等代表沙尘源的离子和元素组分的质量浓度在
ｄｕｓｔ. Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＭ１０ ａｎｄ ＰＭ２ ５
ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ＰＭ２ ５ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＰＭＦ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｃｋｗａｒｄ
ρ( ＰＭ ２ ５ ) 有所贡献. 朱媛媛等
[１４]
研究发现ꎬ以 ＰＭ ２ ５
为主要污染物的重污染叠加沙尘过程是加重污染形
成过程的重要形式之一. 刘伟等
[１５]
研究发现ꎬ沙尘是
造成颗粒物污染的最大自然流动源ꎬ可以通过输送实
现区域传递
[１６]
ꎬ降低空气能见度和空气质量ꎬ此外细
粒子还会通过呼吸系统进入人体ꎬ对人体健康造成严
为分析颗粒物及气态污染物实时变化ꎬ张店区、
博山区和周村区的 ＰＭ １０ 、ＰＭ ２ ５ 、ＳＯ ２ 、ＮＯ ２ 、ＣＯ、Ｏ ３ 及
气象小时数据均来自淄博市环境自动监测监控平台ꎬ
粒物也有较大贡献ꎬ而在区域传输过程中ꎬ沙尘天气
淄博市周边区域污染物浓度数据均来自中国环境监
是一个不可忽略的问题. 沙尘是自然事件ꎬ对环境和
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ３３.６１％ ｏｆ ＰＭ ２ ５ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｓａｎｄ ｄｕｓｔ ｐｌａｙｅｄ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ.
Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙꎬ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ２２.７１％ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎꎬ ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ
２.Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
３.Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｉｂｏ Ｃｉｔｙꎬ Ｚｉｂｏ ２５５０４０ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１８ꎬ Ｚｉｂｏ Ｃｉｔｙ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ａ ｈｅａｖｙ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｐｉｓｏｄｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓａｎｄ ａｎｄ
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２０ １１ ２０
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒｓ Ｄｕｒｉｎｇ Ｗｉｎｔｅｒ Ｓａｎｄｓｔｏｒｍ
Ｐｅｒｉｏｄ ｉｎ ２０１８ ｉｎ Ｚｉｂｏ Ｃｉｔｙ
Ｃａ２＋ ꎬ Ｍｇ２＋ ꎬ Ａｌꎬ Ｍｇꎬ Ｃａꎬ Ｓｉꎬ ｅｔｃ. ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｓａｎｄ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｓｏｕｒｃｅｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
ｉｎ ＰＭ ２ ５ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ａｆｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ. (３) Ｔｈｅ ７２ ｈ ｂａｃｋｗａｒｄ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｗａｓ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｃａｌｌｙ ｃｉｒｃｌｉｎｇ ａｉｒ ｍａｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｎｇ￣ｒａｎｇｅ ｄｕｓｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ. Ｔｈｅ ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｒｅｓｕｌｔ
ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ ｄｕｓｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ. (４) Ｔｈｅ ＰＭＦ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｕｓｔ ｓｏｕｒｃｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ
ＰＭ ２ ５ 中占比均高于污染后. ③ ７２ ｈ 后向轨迹结果表明ꎬ除受西北方向沙尘传输气流影响外ꎬ局地盘旋的当地气流也增加了污染
物的累积ꎬ此次大气污染过程是本地污染物累积及西北沙尘传输共同作用形成的. ④ ＰＭＦ 模型解析表明ꎬ污染期间扬尘源是
ＰＭ ２ ５ 的首要贡献源类ꎬ贡献率达 ３３ ６１％ꎬ说明沙尘过境对此次污染过程有较大贡献ꎻ污染后工业源贡献显著增高ꎬ成为主要污
染源ꎬ贡献率为 ２２ ７１％ꎬ体现了淄博市是重工业城市的特点. 研究显示ꎬ淄博市此次重污染过程颗粒物来源复杂ꎬ除受本地区域
污染影响外ꎬ外来沙尘过境贡献也较大.
关键词: 淄博市ꎻ 沙尘ꎻ 化学组分ꎻ ＰＭＦꎻ 后向轨迹模型
中图分类号: Ｘ５１ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０１￣００９２￣１１
ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｍｏｄｅｌ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ: (１) Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄꎬ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＭ１０ ａｎｄ ＰＭ２ ５ ｗｅｒｅ (２５９±１１１)
ａｎｄ (１３３±５１) μｇ∕ｍ３ ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ２.９ ａｎｄ ３.７ ｔｉｍｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ ａｆｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ. (２) Ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓａｎｄ ａｎｄ ｄｕｓｔꎬ
不同地区颗粒物开展了研究
[４￣６]
. ＦＵ 等
[７]
研究发现ꎬ
２０１３—２０１６ 年我国重污染形成的主要影响因素为一
次排放、二次颗粒
对一次重污染研究发现ꎬ区域传输对颗
集ꎬ石英滤膜使用前在 ５００ ℃ 的马弗炉烘烤 ４ ｈ( 去
天平( 康姆德润达测量技术有限公司) 进行称重.
９ ３
ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｚｉｂｏ Ｃｉｔｙ ａｓ ａ ｈｅａｖｙ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｉｔｙ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｉｎ Ｚｉｂｏ
第 ３４ 卷 第 １ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 １ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.１
Ｊａｎ.ꎬ２０２１
２０１８ 年冬季淄博市一次沙尘天气颗粒物污染特征研究
吴丽萍１ ꎬ 李丽明１ꎬ２ ꎬ 张向炎３ ꎬ 王信梧３ ꎬ 马银红２ ꎬ 耿春梅２∗ ꎬ 徐 勃３∗
收稿日期: ２０２０￣０２￣１６ 修订日期: ２０２０￣１０￣２７
作者简介: 吴丽萍(１９６９￣) ꎬ女ꎬ江苏南京人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ主要从事大气污染控制研究ꎬｗｌｐｚｒ１１０６＠ １２６.ｃｏｍ.
∗责任作者:①耿春梅(１９７７￣) ꎬ女ꎬ北京人ꎬ正高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事大气化学研究ꎬｇｅｎｇｃｍ＠ ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎꎻ②徐勃( １９７０￣) ꎬ男ꎬ山东淄博人ꎬ