2021年开封市大气PM_(2.5)成分特征分析_焦文志.pdf

河南医学高等专科学校学报 收稿日期：修回日期：作者简介：焦文志（），男，河南省杞县人，本科，主管医师，从事公共卫生工作。通信作者：陈冲，：。年开封市大气 成分特征分析焦文志，邱富芝，陈 冲（开封市疾病预防控制中心，河南 开封）摘要 目的 了解 年开封市大气 污染状况，探讨大气细颗粒物（）的来源。方法以开封市龙亭区、祥符区作为监测区，每月 日作为监测天，用滤膜法开展空气采样，滤膜送实验室进行质量浓度、多环芳烃（）、重金属及阴阳离子检测。结果 开封市大气 年平均质量浓度：龙亭区 、祥符区 。年浓度构成比前四位的分别是茚并，芘（）、苯并，苝（）、苯并芘（）、荧蒽（）。重金属年浓度构成比前六位的分别是铝、锰、铅、砷、硒和锑。阴阳离子浓度：第一、二季度硝酸盐（）硫酸盐（），第三、四季度。结论 开封市大气 污染较严重，的来源是机动车、燃煤和生物质燃烧，其中气温较高的季节以机动车和生物质燃烧为主、低温较低的季节以燃煤和机动车为主。应根据不同时间 的污染程度和来源区别，建立针对性的防治策略。关键词 大气；多环芳烃；重金属；阴阳离子；污染来源中图分类号 文献标识码 文章编号（）近年来，随着我国城镇化和工业化的不断推进，大气颗粒物已成为影响城市空气质量的主要因素，尤其是大气细颗粒物（）。因其粒径更为细小，更易于吸附有毒有害物质，具有更强的穿透力，其大部分可直接到达细支气管并在肺泡沉积，进入血液循环，因而对人体产生的危害更大。此外，粒径在 的颗粒物可以完全吸收和散射太阳光，导致近地层紫外线减弱，使空气中传染性病菌活性增强，传染病传播概率增加，还可以导致能见度下降，形成雾霾天气。相关研究提示：不同城市的成因和污染特征的区别，与城市的产业结构、环境气候和地理位置差异密切相关。本研究通过分析 年开封市大气 的污染状况及分布特征，并对其来源进行解析，为开封市大气污染相关研究及治理提供科学依据。材料与方法 材料 监测点的选择按开封市行政区划及往年大气污染特征，分别选择龙亭区、祥符区为监测区。龙亭区采样点位于开封市第六人民医院；祥符区采样点位于祥符区卫健委。具体监测点选择的条件是：采样点周围应避开污染源及障碍物、交通道路等；采样器需放置在室外，监测高度距地面为 。采样时间及频率 每月 日采样，连续监测 ；每日采样时间均在 以上。采样仪器及材料龙亭区配备 台中科海牛 智能中流量 采样器，祥符区配备 台青岛恒远 型高负载颗粒物采样器。台用于石英滤膜采样，台备用及进行空白平行样测定；采样流速为 ；每批样品做不低于 的 平 行 样。滤 膜 称 重 用 天 平 为 赛 多 利 斯 电子天平。另外，使用的主要仪器和材料有海宏 恒温恒湿箱，武汉天虹 干式活塞流量计、石英滤膜等。方法 质量浓度检测方法将采样后滤膜放置在恒温恒湿箱内 湿度条件下平衡 后，分析天平称重滤膜，记录滤膜重量。同一滤膜在恒温恒湿箱内相同条件下再平衡 后称重，两次重量之差 为满足恒重要求，以两次称重值算数平均数作为最终样品质量，并计算质量浓度。多环芳烃（）检测方法 测定由开封市疾病预防控制中心检验科负责。样品测定方法：空气中 经滤膜收集，超声提取，乙腈和水为流动相，高效液相色谱梯度淋洗分离，二极管阵列检测器检测。样品的前处理：取 采样滤膜向内对折，剪碎后放入 离心管中，加入 乙腈，盖好盖后在水浴中超声 ，取萃取液以孔第 期焦文志，等 年开封市大气 成分特征分析径 的针式过滤器过滤后进样。的检出限分别为（）：奈（）、苊烯（）、茐（）、苊（）、菲（）、蒽（）、荧蒽（）、芘（）、（）、苯并蒽（）、苯并荧蒽（）、苯并荧蒽（）、苯并芘（）、二苯并，蒽（）、苯并，苝（）、茚并，芘（）。金属检测方法金属成分测定由开封市疾病预防控制中心检验科负责。采用的检测方法是电感耦合等离子体质谱法。样品前处理方法是：水浴超声浸提。取采样滤膜，准确称重后用陶瓷剪刀剪碎置于 刻度离心管底部，加入 硝酸溶液浸没截取的滤膜，拧紧离心管的螺旋盖，于通风橱里 水浴超声浸提 后，取出放至室温，提液用 滤头过滤，向离心管中加入适量纯水清洗内壁并过滤，合并滤液转移至 容量瓶中，以去纯水定容至刻度，备用。金属成分的检出限分别为（）：锑、铝、砷、铍、镉、铬、汞、铅、锰、镍、硒、铊。阴阳离子检测方法阴阳离子成分由开封市疾病预防控制中心检验科负责，采用的样品测定方法是离子色谱法（）法。阴阳离子的检出限分别为（）：硫酸盐（）、硝酸盐（）、氯离子（）、氟离子（）、铵盐（）。统计学处理 监测数据使用 进行统计分析，组间比较采用 检验，为差异有统计学意义。结果 质量浓度分析 年龙亭区 质量浓度日最高出现在 年 月 日，监测值为；最低值出现在 年 月 日，监测值为；质量浓度月平均值最高出现在 月，为 ；月平均值最低出现在 月，为；年平均值为 。年祥符区 质量浓度日最高出现在 年 月 日，监测值为 ；最低值出现在 年 月 日，监测值为 。质量浓度月平均值最高出现在 月，为；月平均值最低出现在 月，为；年平均值为 。经两个独立样本的 检验，龙亭区、祥符区年均浓度差异无统计学意义（）。见表。表 年开封市 质量浓度监测结果汇总表（）地点 值龙亭区祥符区 中 监测数据分析 年开封市共监测 种，分别为、。种 月均浓度趋势图见图。本文采用特征比值来分析大气 中多环芳烃的来源。（）在 是燃油排放、是生物质燃烧。在 是煤的燃烧，（）为生物质燃烧，（）在 为 柴 油 燃烧、为煤的燃烧。（）为生物质燃烧、（）在 是柴油燃烧、为生物质燃烧。中 特征比值见表。图 开封市 中 月均浓度趋势图（）河南医学高等专科学校学报第 卷表 开封市 中 特征比值项目 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月（）（）（）（）（）中金属成分监测数据分析龙亭区监测点构成比前六位的分别是铝、锰、铅、砷、硒和锑，合计占比为；祥符区监测点前六位的也为铝、锰、铅、砷、硒和锑，合计占比为。见表。表 年开封市 中金属元素年平均浓度（）锑铝砷铍镉铬汞铅锰镍硒铊 中阴阳离子监测数据分析各监测点每个季度 种阴阳离子季度平均浓度见表。从表中可以看出两个监测点第一、二季度 中阴阳离子浓度从高到低排序是、；第三季度龙亭区 中阴阳离子浓度从高到低排序是、，祥符区 中阴阳离子浓度从高到低排序是、；第四季度两个监测点 中阴阳离子浓度从高到低排序是、。表 各监测点 中阴阳离子季度平均浓度（）时间监测点第一季度龙亭区祥符区第二季度龙亭区祥符区第三季度龙亭区祥符区第四季度龙亭区祥符区 讨论开封市 年大气 年均值为 ，高于广州市 年 平均浓度（）和淄博市 年 平均浓度（）。低于石家庄市 年大气 平均浓度（）。这可能与不同城市的地理方位不同有关，华北平原多年来一直是我国雾霾污染较严重的地区。经动物实验证明是一种致突变、致癌、致畸的物质，具有很强的毒性。对 成分 进行分析可以看出，在 种 月均浓度中，浓度最高的是。全市 年浓度构成比前四位的分别是、。吉林省五个典型城市大气颗粒物中 分析测试结果中、的浓度均较高，这与开封市全年状况有所不同，可能是由于不同省份的空气污染状况存在差异所致。从开封市 年大气 中 的特征比值可以看出，的来源是机动车、燃煤和生物质燃烧，其中气温较高的季节以机动车和生物质燃烧为主、低温较低的季节以燃煤和机动车为主。重金属元素均会对人体产生危害。铅含量超标会引起贫血，损伤神经系统，尤其幼儿大脑比成人敏感，受的损害更严重，孕妇体内砷超标会诱发畸胎，过量的砷会使中枢神经系统发生紊乱，并有致癌的可能。开封市 年空气 金属元素分析结果显示全市重金属年平均浓度排序中前三位是铝、锰和铅。杭州地区的研究结果显示主要的重金属污染为锌、铅、铜、锰。这可能是不同地区工业生产结构不同的原因所导致的。不同来源的 所含金属元素不同。汽车尾气颗粒主要含铅、钡等，燃油颗粒主要含硅、铅、硫、钒、镍等，燃煤颗粒主要第 期焦文志，等 年开封市大气 成分特征分析含硅、铅、硫、硒、氟、砷等，冶金工业排放颗粒主要含锰、铝、铁等，土壤颗粒主要含硅、铝、铁等。从开封市 年大气 中重金属含量可以看出，的主要来源是燃煤、工业排放及汽车尾气。大气颗粒物中水溶性离子主要有、。被认为主要是机动车尾气的二次转化产物；煤的燃烧和机动车废气排放物作为供给的前体，又形成二次污染物 和。开封市大气中水溶性离子的分布分析表明，两个监测点第一、二季度 中阴阳离子浓度从高到低排序是、；第三季度龙亭区 中阴阳离子浓度从高到低排序是、，祥符区 中阴阳离子浓度从高到低排序是、；第四季度两个监测点 中阴阳离子浓度从高到低排序是、。不同季度大气中阴阳离子的浓度略有不同，提示不同季度的主要污染物可能不同。的比值可以判断 的来源。当比值 时，来源主要为固定排放源、比值 时，来源主要为移动排放源。从 的比值可以看出，开封市 年 来源：第一、二季度主要为移动源排放，第三、四季度主要为固定源排放。综上，开封市 污染有明显的季节性，应在不同季节针对 的污染程度及不同来源采取相应的措施。参考文献 张晓丽，吴晓敏，包名家，等 年佳木斯市大气颗粒物 中多环芳烃分布特征及来源解析中国工程卫生学，（）：，（）：，（）：，：柏玲，姜磊，陈忠升长江中游城市群 时空特征及影响因素研究长江流域资源与环境，（）：张晓雨，赵欣，应蓉蓉，等广州大气 中含碳组分的污染特征及来源解析 生态与农村环境学报，（）：，：，（）：，（）（），（）：，（）：，（），（）：毕丽玫，郝吉明，宁平，等昆明城区大气 中 的污染特征及分析中国环境科学，（）：何蔚云，吴燕，郭貔，等广州市空气污染对居民每日急救病例影响的短期效应中华疾病控制杂志，（）：刘晓利，刘芳盈，孟超，等淄博市大气污染物浓度与急救人次关联的时间序列分析山东大学学报（医学版），（）：陈浪，赵川，关茗洋，等石家庄市大气颗粒污染物浓度与居民死亡率的时间序列分析中华疾病控制杂志，（）：段凤魁，贺克斌，马永亮 北京 中多环芳烃的污染特征及来源研究环境科学学报，（）：张子宜 吉林省典型城市大气颗粒物中 分布特征研究 长春：吉林大学，汪凝眉 成都十里店地区冬季 浓度及重金属含量特征 广东微量元素科学，（）：滕卫林，刘刚，杨忠乔，等 杭州市大气 中的碳氢氮和重金属 中国卫生检验杂志，（）：杨克敌 环境卫生学 版 北京：人民卫生出版社，：张凯，王跃思，温天雪，等 北京市夏末秋初大气细粒子中水溶性盐连续在线观测研究 环境科学学报，（）：杨复沫，贺克斌，马永亮，等 北京市 化学物种的质量平衡特征 环境化学，（）：陈永桥，张逸，张晓山，等 北京市城乡结合部气溶胶水溶性离子粒径分布和季节变化 生态学报，（）：范正轩，刘桂丹，周红梅，等自贡市空气 及 种水溶性离子污染监测结果分析 中国卫生工程学，（）：