无锡市区环境空气中PM_10_来源解析
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1 堰桥; 2 丁村; 3 东亭; 4 江大; 5 曹张; 6 旺庄; 7 漆塘; 8 马山 图 1 源解析环境样品采样点位
Fig. 1 Locations of ambient sampling sites
1. 2 污染源样品的采集 根据无锡市颗粒物源排放清单, 确定主要污染
源类为城市扬尘、土壤尘、煤烟尘、建筑水泥尘、钢铁 尘和机动车尾气尘等.
1 样品采集与分析
1. 1 环境样品的采集 选择无锡市 7 个环境空气质量监测国控点( 丁
村、江大、曹张、旺庄、漆塘、东亭和堰桥) 为采样点;
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环境科学研究
第 22 卷
另外增设了马山监测点作为清洁对照点( 见图 1) . 采样点高度为近地面 5~ 15 m. 采样 时段分别为: 2005 年 1 月 4 11 日, 代表冬季; 4 月 20 28 日, 代 表春季; 9 月 23 30 日, 代表夏秋季. 每天采样时间 为 20 h. 在每个受体采样点安放 2 台青岛崂山仪器厂 KC- 120H PM10大气采样器, 分别用聚丙烯和石英滤 膜采集 PM10样品. 并使用青岛崂山电子仪器总厂有限 公司生产的 KYD- 100 校准仪对仪器进行校准.
事颗粒物来源解析及空气污染防治研究, fengyc@ nankai. edu. cn
约占颗粒物质量浓度的 20% ~ 50% . 大气中的气态 挥发性有机物( VOCs) 通过光化学反应 生成的二次 有机碳( SOC) 已经成 为颗粒 物的 重要 组成. 由 于 SOC 并不是由哪一类污染源直接排放的颗粒物, 因 此很难有明确的源成分谱代表 SOC 用 于颗粒物源 解析. 为解决该难题, 笔者使用 OC EC 最小比值法 确定了 SOC 浓度, 并重新构建了受体成分谱, 提高 了源与受体之间的匹配程度, 并利用 CMB 模型解析 了颗粒物的来源.
建筑水泥尘样品采集: 水泥粉尘能代表建筑尘 的主要特征, 故采集了在无锡市区使用的部分成品 水泥作为建筑水泥尘的源样品, 共采集不同标号的 水泥样品 13 个.
钢铁尘样品采集: 采集无锡钢铁企业有组织排
放的钢铁尘, 在除尘设备出灰口收集源尘样, 共采集 5 个样品.
机动车尾气尘样品采集: 选择无锡市火车站地 下停车场为采样点, 用 PM10 采样器采集受体样 品, 代表机动车尾气尘, 共采集 4 个样品. 源样品采样 方法见文献[ 2] . 粉末源样品经过在实验室自然晾 干, 过 150 目( 100 m) 尼龙筛, 使用颗粒物再悬浮采 样器, 分离出 10 m 以下的源样品. 1. 3 样品的化学分析
Abstract: Samples from both ambient particulate matter ( PM10 ) and PM10 sources were collected in Wuxi City in 2005. Their inorganic elements, water- solvent ions and carbon species were analyzed to identify the sources of PM 10 . Contribution of secondary organic carbon ( SOC) to PM10 was determined by the OC EC minimum ratio technique, and the chemical profiles of sources and ambient PM10 were established. Sources of PM10 in Wux i City were analyzed based on the chemical mass balance ( CMB) receptor model and nested chemical mass balance ( NCMB) . The results showed that suspended dust was the most important PM10 source with a contribution of 50 49% ; flying ash from coal combustion and vehicle exhaust were also important sources with contributions of 13 97% and 7 80% , respectively. Sources like SOC, SO42- , construction cement dust, NO3 - , soil dust and Ferrous dust were all significant contributive sources to ambient PM10 . T he annual average SOC concentration was 6 94 g m3 , accounting for 6 18% of the total mass in ambient PM10 . Key words: Wuxi City; PM10 ; CMB; nested chemical mass balance ( NCMB) ; SOC
煤烟尘样品采集: 选择典型的、燃烧正常的 1, 2, 4, 10, 35 和 100 t h等吨 位, 不 同燃烧方 式( 链条 炉、煤粉炉) , 不同除尘方式( 静电、水膜除尘) 的烧煤 工业锅炉( 包括热电厂锅炉和一般工业锅炉) 16 台. 在采集除尘器排出的灰的同时, 用烟道气稀释采样 器( 可直接采集 PM10) 采集工业锅炉烟道内的飞灰, 共采集 16 个样品.
2 结果与讨论
2. 1 ( PM10 ) 的时空分布 采样期间各采样点和全市 ( PM10 ) 平均值如图
2 所 示. 由 图 2 可 知, 春、冬 季 ( PM10 ) 超 过 GB3095 1996 二级标准, 造成全年平均值超标. 丁 村位于旧 312 国道与无锡 张家港公路的交汇处, 车流量非常大, 污染较重, ( PM10) 年均值达到141. 3 g m3, 比全市 平均 值高出 25 8% . 马山距 市区 较 远, 污染程度较轻, ( PM10 ) 年均值为86. 13 g m3 , 比 最高的丁村低 39 0% , 是全市平均值的 76 7% . 其 他 6 个采样点 ( PM10 ) 均超过国家二级标准限值. 8 个采样点年均 ( PM10 ) 的顺序是: 丁村 > 旺庄> 漆 塘> 东亭> 江大> 曹张> 堰桥> 马山.
土壤尘样品采集: 在城 市中心, 市郊的 东、南、 西、北各方向和城市主导风向的上、下风向上, 分别 在裸露的地面上布设 1~ 6 个采样点, 共计 30 个采 样点, 共采集 30 个样品.
城市扬尘样 品采集: 以 受体监测点位 为中心, 500 m 内作为采样区域. 每个区域设 2~ 8 个采样 点, 共采集 30 个城市扬尘样品.
收稿日期: 2008- 03- 11
修订日期: 2008- 04- 30
基金项目: 国家 十一五 科技支撑计划项目( 2007BAC16B01)
wk.baidu.com
作者简介: 韩 博 ( 1982 - ) , 男, 天 津 人, 硕 士 研 究 生,
hanbo@ live. com.
* 责任作者, 冯银厂( 1966- ) , 男, 河南扶沟人, 副教授, 博士, 主要从
HAN Bo1, FENG Yin- chang1 , BI Xiao- hui1 , XUE Yong- hua1 , WU Jian- hui1 , ZHU Tan1 , DING Jian- qing2 , DU Yuan- xin2
1. College of Environmental Science and Eng ineering, Nankai University, Tianjin 300071, China 2. Wuxi Environmental Monitoring Center, Wux i 214023, China
近年来, 无锡市在环境空气污染防治方面开展 了大量工作, 但市区 ( PM10 ) 年均值仍未达到 环境 空气质量 标准 ( GB3095 1996) 国 家二 级标准[ 1] , PM10 依然是影响无锡市区环境空气质量的首要污染
物, 因此, 必须对其展开研究. 近年来的大量研究表 明, 碳组分是大气颗粒物中含量最高的化学组分, 有 机碳( OC) 、元素碳( EC) 在颗粒物中的质量浓度之和
第 22 卷 第 1 期 2009 年 1 月
环境科学研究 Research of Environmental Sciences
Vol. 22, No. 1 Jan. , 2009
无锡市区环境空气中 PM10 来源解析
韩 博1, 冯银厂1* , 毕晓辉1, 薛永华1, 吴建会1, 朱 坦1, 丁建清2, 杜元新2
6 18% .
关键词: 无锡市; PM10 ; 化 学质量平衡受体模型( CM B) ; 二重源解析; 二次有机 碳( SOC)
中图分类号: X511
文献标志码: A
文章编号: 1001- 6929( 2009) 01- 0035- 05
Source Apportionment of Ambient PM10 in Urban Area of Wuxi City
第 1期
韩 博等: 无 锡市区环境空气中 PM10 来源解析
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中颗粒物扩散, 植被覆盖率高, 降水量大, 空气湿度 大, 进而抑制了扬尘、土壤尘等开 放源起尘的因素 有关. 2. 2 源成分谱和全年各监测点位受体成分谱
1. 南开大学 环境科学与工程学院, 天津 300071 2. 无锡市环境监测中心站, 江苏 无锡 214023
摘要: 于 2005 年采集了无锡 市区 PM 10 源 和受 体样 品, 并测 定了 无机 元素、水 溶性 离子 和碳 等组 分 的含 量. 采用 OC EC 即
( OC) ( EC) 最小比值法确定了二次有机碳( Secondary Organic Carbon) 对 PM10 的贡献, 并据此重新构建了受体 化学成分 谱, 使 用化学质量平衡受体模型( CM B) 和二重源解 析技术对无锡市区的 PM10 来源进行了解析. 结 果表明: 城市扬尘是无锡 市环境空 气中 PM10 的主要来源, 其分担率达 50 49% ; 煤烟尘和机动车尾气 尘的分 担率也 分别为 13 97% 和 7 80% ; 其他 重要源 类按分 担率依次为二次有 机碳, SO42- , 建筑 水泥尘, NO3- , 土壤尘和钢 铁尘等, 其中二 次有机碳年 贡献值为 6 94 g m3, 年分 担率为
采用美国热电公司 ICP 9000( N+ M) 型等离子 体原 子 发 射 光 谱 仪 分 析 w ( Na) , w ( Mg) , w ( Al) , w ( Si) , w ( K) , w ( Ca) , w ( Ti) , w ( Cr) , w ( Mn) , w ( Fe) , w ( Co) , w ( Ni) , w ( Cu) , w ( Zn) 和w ( Pb) 等; 采 用元 素分析 仪( Vario EL, Elementar Analysensysteme GmbH) 分析元素碳( EC) 和有机碳( OC) 质量浓度; 采 用 美 国 戴 安 公 司 的 DX - 120 型 离 子 色 谱 分 析 w ( Cl- ) , w ( NO3 - ) , w ( SO4 2- ) 等.
Fig. 2
图 2 采样点各季节 ( PM10 ) ( PM10 ) at the sampling sites in all seasons
从全市的平均值来看, 春、冬季是无锡市区颗粒 物污染较重的季节, 两季的 ( PM10) 平均值分别达到 了 127 和 120 g m3, 比夏秋季的 90 g m3分别高出 41 1% 和 33 3% . 这与夏秋季气象因素有利于大气
Fig. 1 Locations of ambient sampling sites
1. 2 污染源样品的采集 根据无锡市颗粒物源排放清单, 确定主要污染
源类为城市扬尘、土壤尘、煤烟尘、建筑水泥尘、钢铁 尘和机动车尾气尘等.
1 样品采集与分析
1. 1 环境样品的采集 选择无锡市 7 个环境空气质量监测国控点( 丁
村、江大、曹张、旺庄、漆塘、东亭和堰桥) 为采样点;
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环境科学研究
第 22 卷
另外增设了马山监测点作为清洁对照点( 见图 1) . 采样点高度为近地面 5~ 15 m. 采样 时段分别为: 2005 年 1 月 4 11 日, 代表冬季; 4 月 20 28 日, 代 表春季; 9 月 23 30 日, 代表夏秋季. 每天采样时间 为 20 h. 在每个受体采样点安放 2 台青岛崂山仪器厂 KC- 120H PM10大气采样器, 分别用聚丙烯和石英滤 膜采集 PM10样品. 并使用青岛崂山电子仪器总厂有限 公司生产的 KYD- 100 校准仪对仪器进行校准.
事颗粒物来源解析及空气污染防治研究, fengyc@ nankai. edu. cn
约占颗粒物质量浓度的 20% ~ 50% . 大气中的气态 挥发性有机物( VOCs) 通过光化学反应 生成的二次 有机碳( SOC) 已经成 为颗粒 物的 重要 组成. 由 于 SOC 并不是由哪一类污染源直接排放的颗粒物, 因 此很难有明确的源成分谱代表 SOC 用 于颗粒物源 解析. 为解决该难题, 笔者使用 OC EC 最小比值法 确定了 SOC 浓度, 并重新构建了受体成分谱, 提高 了源与受体之间的匹配程度, 并利用 CMB 模型解析 了颗粒物的来源.
建筑水泥尘样品采集: 水泥粉尘能代表建筑尘 的主要特征, 故采集了在无锡市区使用的部分成品 水泥作为建筑水泥尘的源样品, 共采集不同标号的 水泥样品 13 个.
钢铁尘样品采集: 采集无锡钢铁企业有组织排
放的钢铁尘, 在除尘设备出灰口收集源尘样, 共采集 5 个样品.
机动车尾气尘样品采集: 选择无锡市火车站地 下停车场为采样点, 用 PM10 采样器采集受体样 品, 代表机动车尾气尘, 共采集 4 个样品. 源样品采样 方法见文献[ 2] . 粉末源样品经过在实验室自然晾 干, 过 150 目( 100 m) 尼龙筛, 使用颗粒物再悬浮采 样器, 分离出 10 m 以下的源样品. 1. 3 样品的化学分析
Abstract: Samples from both ambient particulate matter ( PM10 ) and PM10 sources were collected in Wuxi City in 2005. Their inorganic elements, water- solvent ions and carbon species were analyzed to identify the sources of PM 10 . Contribution of secondary organic carbon ( SOC) to PM10 was determined by the OC EC minimum ratio technique, and the chemical profiles of sources and ambient PM10 were established. Sources of PM10 in Wux i City were analyzed based on the chemical mass balance ( CMB) receptor model and nested chemical mass balance ( NCMB) . The results showed that suspended dust was the most important PM10 source with a contribution of 50 49% ; flying ash from coal combustion and vehicle exhaust were also important sources with contributions of 13 97% and 7 80% , respectively. Sources like SOC, SO42- , construction cement dust, NO3 - , soil dust and Ferrous dust were all significant contributive sources to ambient PM10 . T he annual average SOC concentration was 6 94 g m3 , accounting for 6 18% of the total mass in ambient PM10 . Key words: Wuxi City; PM10 ; CMB; nested chemical mass balance ( NCMB) ; SOC
煤烟尘样品采集: 选择典型的、燃烧正常的 1, 2, 4, 10, 35 和 100 t h等吨 位, 不 同燃烧方 式( 链条 炉、煤粉炉) , 不同除尘方式( 静电、水膜除尘) 的烧煤 工业锅炉( 包括热电厂锅炉和一般工业锅炉) 16 台. 在采集除尘器排出的灰的同时, 用烟道气稀释采样 器( 可直接采集 PM10) 采集工业锅炉烟道内的飞灰, 共采集 16 个样品.
2 结果与讨论
2. 1 ( PM10 ) 的时空分布 采样期间各采样点和全市 ( PM10 ) 平均值如图
2 所 示. 由 图 2 可 知, 春、冬 季 ( PM10 ) 超 过 GB3095 1996 二级标准, 造成全年平均值超标. 丁 村位于旧 312 国道与无锡 张家港公路的交汇处, 车流量非常大, 污染较重, ( PM10) 年均值达到141. 3 g m3, 比全市 平均 值高出 25 8% . 马山距 市区 较 远, 污染程度较轻, ( PM10 ) 年均值为86. 13 g m3 , 比 最高的丁村低 39 0% , 是全市平均值的 76 7% . 其 他 6 个采样点 ( PM10 ) 均超过国家二级标准限值. 8 个采样点年均 ( PM10 ) 的顺序是: 丁村 > 旺庄> 漆 塘> 东亭> 江大> 曹张> 堰桥> 马山.
土壤尘样品采集: 在城 市中心, 市郊的 东、南、 西、北各方向和城市主导风向的上、下风向上, 分别 在裸露的地面上布设 1~ 6 个采样点, 共计 30 个采 样点, 共采集 30 个样品.
城市扬尘样 品采集: 以 受体监测点位 为中心, 500 m 内作为采样区域. 每个区域设 2~ 8 个采样 点, 共采集 30 个城市扬尘样品.
收稿日期: 2008- 03- 11
修订日期: 2008- 04- 30
基金项目: 国家 十一五 科技支撑计划项目( 2007BAC16B01)
wk.baidu.com
作者简介: 韩 博 ( 1982 - ) , 男, 天 津 人, 硕 士 研 究 生,
hanbo@ live. com.
* 责任作者, 冯银厂( 1966- ) , 男, 河南扶沟人, 副教授, 博士, 主要从
HAN Bo1, FENG Yin- chang1 , BI Xiao- hui1 , XUE Yong- hua1 , WU Jian- hui1 , ZHU Tan1 , DING Jian- qing2 , DU Yuan- xin2
1. College of Environmental Science and Eng ineering, Nankai University, Tianjin 300071, China 2. Wuxi Environmental Monitoring Center, Wux i 214023, China
近年来, 无锡市在环境空气污染防治方面开展 了大量工作, 但市区 ( PM10 ) 年均值仍未达到 环境 空气质量 标准 ( GB3095 1996) 国 家二 级标准[ 1] , PM10 依然是影响无锡市区环境空气质量的首要污染
物, 因此, 必须对其展开研究. 近年来的大量研究表 明, 碳组分是大气颗粒物中含量最高的化学组分, 有 机碳( OC) 、元素碳( EC) 在颗粒物中的质量浓度之和
第 22 卷 第 1 期 2009 年 1 月
环境科学研究 Research of Environmental Sciences
Vol. 22, No. 1 Jan. , 2009
无锡市区环境空气中 PM10 来源解析
韩 博1, 冯银厂1* , 毕晓辉1, 薛永华1, 吴建会1, 朱 坦1, 丁建清2, 杜元新2
6 18% .
关键词: 无锡市; PM10 ; 化 学质量平衡受体模型( CM B) ; 二重源解析; 二次有机 碳( SOC)
中图分类号: X511
文献标志码: A
文章编号: 1001- 6929( 2009) 01- 0035- 05
Source Apportionment of Ambient PM10 in Urban Area of Wuxi City
第 1期
韩 博等: 无 锡市区环境空气中 PM10 来源解析
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中颗粒物扩散, 植被覆盖率高, 降水量大, 空气湿度 大, 进而抑制了扬尘、土壤尘等开 放源起尘的因素 有关. 2. 2 源成分谱和全年各监测点位受体成分谱
1. 南开大学 环境科学与工程学院, 天津 300071 2. 无锡市环境监测中心站, 江苏 无锡 214023
摘要: 于 2005 年采集了无锡 市区 PM 10 源 和受 体样 品, 并测 定了 无机 元素、水 溶性 离子 和碳 等组 分 的含 量. 采用 OC EC 即
( OC) ( EC) 最小比值法确定了二次有机碳( Secondary Organic Carbon) 对 PM10 的贡献, 并据此重新构建了受体 化学成分 谱, 使 用化学质量平衡受体模型( CM B) 和二重源解 析技术对无锡市区的 PM10 来源进行了解析. 结 果表明: 城市扬尘是无锡 市环境空 气中 PM10 的主要来源, 其分担率达 50 49% ; 煤烟尘和机动车尾气 尘的分 担率也 分别为 13 97% 和 7 80% ; 其他 重要源 类按分 担率依次为二次有 机碳, SO42- , 建筑 水泥尘, NO3- , 土壤尘和钢 铁尘等, 其中二 次有机碳年 贡献值为 6 94 g m3, 年分 担率为
采用美国热电公司 ICP 9000( N+ M) 型等离子 体原 子 发 射 光 谱 仪 分 析 w ( Na) , w ( Mg) , w ( Al) , w ( Si) , w ( K) , w ( Ca) , w ( Ti) , w ( Cr) , w ( Mn) , w ( Fe) , w ( Co) , w ( Ni) , w ( Cu) , w ( Zn) 和w ( Pb) 等; 采 用元 素分析 仪( Vario EL, Elementar Analysensysteme GmbH) 分析元素碳( EC) 和有机碳( OC) 质量浓度; 采 用 美 国 戴 安 公 司 的 DX - 120 型 离 子 色 谱 分 析 w ( Cl- ) , w ( NO3 - ) , w ( SO4 2- ) 等.
Fig. 2
图 2 采样点各季节 ( PM10 ) ( PM10 ) at the sampling sites in all seasons
从全市的平均值来看, 春、冬季是无锡市区颗粒 物污染较重的季节, 两季的 ( PM10) 平均值分别达到 了 127 和 120 g m3, 比夏秋季的 90 g m3分别高出 41 1% 和 33 3% . 这与夏秋季气象因素有利于大气