春节期间厦门市细颗粒物中水溶性离子组分变化研究.pdf

年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:作者简介:江娟(),女,硕士,工程师,研究方向为大气与废气监测与空气质量预警预报,水质监测.春春节节期期间间厦厦门门市市细细颗颗粒粒物物中中水水溶溶性性离离子子组组分分变变化化研研究究江 娟(福建省厦门环境监测中心站,福建 厦门 )摘要:为探究春节期间厦门市大气细颗粒物中水溶性离子污染的变化,于 年月日至月 日在厦门市每隔d采集个PM 样品,测定了其中水溶性离子组分质量浓度.结果显示:春节期间K、M g、S O、C l骤升明显,其中,S O直到春节后仍处于上升趋势,这可能与烟花爆竹燃放有关系;C a浓度在观察期间呈逐步下降趋势,说明停工对城市扬尘有显著抑制作用;NH与N O在春节后浓度明显上升.阴阳离子电荷平衡分析结果显示,春节前后厦门市大气细颗粒物呈酸性,而春节期间则呈碱性.观察期间,N O、S O、NH为厦门市细颗粒物中的主要水溶性离子,S NA(N O、S O、NH之和)在节后达到高值,说明厦门市二次污染问题较为严重,相关部门在制定春节空气质量保障工作时,应更加关注节后空气污染问题.关键词:细颗粒物;水溶性离子;春节;厦门市中图分类号:X 文献标识码:A文章编号:()S t u d yo nt h eC h a n g e so fW a t e r s o l u b l e I o nC o m p o n e n t s i nX i a m e nD u r i n g t h eS p r i n gF e s t i v a lJ i a n gJ u a n(F u j i a nX i a m e nE n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n gC e n t e rS t a t i o n,X i a m e n,F u j i a n ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t oe x p l o r e t h e i n f l u e n c eo fS p r i n gF e s t i v a l o nw a t e r s o l u b l e i o np o l l u t i o n i nf i n ep a r t i c u l a t em a t t e r i nX i a m e nC i t y,t h i ss t u d yc o l l e c t e dPM s a m p l e se v e r yt h r e ed a y sf r o mJ a n u a r yt oF e b r u a r y,i nX i a m e nC i t yt om e a s u r e t h em a s s c o n c e n t r a t i o no fw a t e r s o l u b l e i o nc o m p o n e n t s T h e r e s u l t ss h o w e dt h a tK,M g,S Oa n dC li n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yd u r i n gt h eS p r i n gF e s t i v a l,a n dS Ow a ss t i l l o nt h er i s eu n t i l a f t e r t h eS p r i n gF e s t i v a l,w h i c hm i g h tb er e l a t e dt of i r e w o r k sd i s c h a r g e C ac o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e dg r a d u a l l yd u r i n gt h eo b s e r v a t i o np e r i o d,i n d i c a t i n gt h a tc o n s t r u c t i o ns i t es h u t d o w nd u r i n gt h eS p r i n gF e s t i v a lh a da no b v i o u s i n h i b i t o r ye f f e c to nu r b a nd u s t T h ec o n c e n t r a t i o n so fNHa n dNOi n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya f t e r t h eS p r i n gF e s t i v a l T h e r e s u l t so f c a t i o nc h a r g eb a l a n c ea n a l y s i ss h o w e dt h a t t h ea t m o s p h e r i c f i n ep a r t i c l e s i nX i a m e nC i t yw e r ea c i d i cb e f o r ea n da f t e r t h eS p r i n gF e s t i v a l,b u ta l k a l i n ed u r i n gt h eS p r i n gF e s t i v a l D u r i n gt h eo b s e r v a t i o np e r i o d,NO,S Oa n dNHw e r e t h em a i nw a t e r s o l u b l e i o n s i n f i n ep a r t i c u l a t em a t t e r i nX i a m e nC i t y,a n dS NA(t h e s u mo fNO,S Oa n dNH)r e a c h e dah i g hv a l u ea f t e r t h eS p r i n gF e s t i v a l,r e f l e c t i n gt h es e r i o u ss e c o n d a r yp o l l u t i o np r o b l e mi nX i a m e n Wh e n f o r m u l a t i n g t h e a i r q u a l i t ya s s u r a n c ew o r k f o r t h eS p r i n gF e s t i v a l,m o r e a t t e n t i o ns h o u l db ep a i dt op o s t h o l i d a ya i rp o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o l K e yw o r d s:PM;w a t e r s o l u b l e i o n s;t h eS p r i n gF e s t i v a l;X i a m e nC i t y 引言大气颗粒物已成为制约我国城市环境空气质量改善的首要因素,其中,细颗粒物(PM)的危害不容忽视,其对大气环境质量和人体健康的不利影响已经得到国内外学者的广泛关注.并有不少学者围绕其来源与传输特性、化学组分与性质等,从不同角度开展研究.结果表明,无机水溶性离子 作 为 大 气 颗 粒 物 的 重 要 组 分,包 括N a、NH、K、C a、M g等阳离子和F、C l、NO、江娟:春节期间厦门市细颗粒物中水溶性离子组分变化研究环境与安全S O等阴离子,一般占PM 质量浓度的 ,其不仅对颗粒物的理化特征有影响,而且能从一定程度上反映出颗粒物的来源及其形成机制.目前,对于PM 中水溶性离子污染特征的研究,主要集中在北方或受工业污染严重的城市,如太原 市、衡 阳 市、郑 州 市、兰 州 市、黄 石市、承德市 等,鲜有南方沿海城市围绕此开展研究,且这些研究多以观测年际变化,对比不同季节下水溶性离子组成特征为主,无法体现特殊节点下的PM 特征.张棕巍等 曾在夏、冬两季采集厦门市PM 样本开展探讨,但采样时间不连续,样品代表性较弱.厦门市是我国东南部沿海的一座港口风景城市,位于台湾海峡西岸中部、闽南金三角的中心,地形由西北向东南倾斜,从西北往东南,依次分布着高丘、低丘、阶地、海积平原和滩涂,南面是厦门岛和鼓浪屿.年,厦门市全年盛行风向东北风,全年平均风速 m/s,平均气温为 ,降水量 mm.厦门是闽南民俗文化的代表城市,民间春节期间自发燃放烟花爆竹的行为较为常见,加之特殊的地理位置,每年春节都会与金门岛隔海同放烟花.但另一方面,厦门外来人口较多,春节期间返乡人群数大于旅游人数,导致城区反而出现空城现象,这在一定程度上可能益于减轻城市大气污染.因此,为探究传统节日春节期间典型滨海城市厦门市大气颗粒物的变化,年春节前后为观测期,侧重于分析细颗粒物中水溶性离子组分质量浓度变化特征、颗粒物酸碱度、污染特征等,以期为地方春节期间环境空气质量保障工作提供参考.材料与方法 样品采集采样地点为厦门某区空气站点,采样时间为 年月日至月 日,其中,月 日为除夕夜,视为春节假期起点,至月日元宵节视为春节假期结束.采样频次为次/d,以手工法进行采样,采样材质为聚四氟乙烯,采样器流量 L/m i n,采样体积为 m,从每个采样日期的:开始,直至次日:,例如“月日”滤膜样品为月日:开始采样,并于月日:停止.样品分析水溶性离子组分分析测试依照 环境空气 颗粒物中水溶性阳离子(L i、N a、NH、K、C a、M g)的测定 离子色谱法(H J )和 环境空气 颗粒物中水 溶性阴离子(F、C l、B r、NO、NO、P O、S O、S O)的测定 离子色谱法(H J ).离子色谱型号为美国戴安公司I C S ,阳 离 子(N a、NH、K、C a、M g)色 谱 柱 型 号 为C S ,阴 离 子(F、C l、NO、S O)色谱柱型号为A S H.检测器为E C D,淋洗液为 mMKOH,淋洗液速度 m L/m i n.当采样体积为 m(标准状态),提取液体积为 m L,进样体积为 L时,各组分的检出限如表所示.表大气细颗粒物中种水溶性离子检出限g/m项目名称检出限项目名称检出限N a F NH C l K N O C a S O M g /结果与讨论 PM 中各组分水溶性离子浓度变化共采集PM 滤膜样品 个.离子色谱法分析结果显示,该 个滤尘样本均未检出F,说明厦门市受冶炼、矿物开采类工业源影响较小,除F以外的种水溶性离子质量浓度见表.从表可知,较春节前后,Na浓度无明显变化,而K、M g、S O、C l种与烟火原材料相关的离子组分,均在月 日集体激增.月 日为 年的除夕夜,也是厦门地区吃年夜饭的日子,根据厦门市当地民俗习惯,年夜饭后会燃放烟花爆竹,并持续到凌晨.虽然厦门市采取了划定禁燃区等行政管理措施,但禁燃区主要集中在厦门本岛以及岛外新城,对于岛外原始村落和工业、居民混合区限制较少,因而仍会出现较大范围、较长时间的烟 花 密 集 燃 放 现 象,导 致S O、C l、K、M g短时间内骤升,污染加剧.这种影响会在整个春节期间持续存在,直至节后,C l、K、M g才降至节前浓度水平,但S O仍呈直线上升趋势.C a浓度在观察期间呈逐步下降趋势,而已有研究结果表明,大气气溶胶中的钙盐主要来自于建筑和道路扬尘,特别是建筑源中钙盐的含量异常高,对细粒子污染的贡献很大.说明春节工地停工对城市扬尘的抑制作用明显.春节期间,NH较节前无明显变化,NO较节前浓度减少,节后,两者浓度明显上升,变化趋势具有一定一致性.年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期表观察期间PM 中种水溶性离子含量g/m采样日期C lS ON ON aKM gC aNH 年月日至 日 年月 日至月日 L L L 年月日至 日 L L L L L L 阴阳离 子 平 衡 分 析 与 春 节 前 后PM 酸 碱 性变化酸碱性是常见的基本理化性质,PM 的酸碱性会影响雨水p H值,从而对人类生活、健康产生影响.本研究利用阴阳离子当量公式测定样品溶液中阴阳离子平衡情况,从而确定厦门市PM 的酸碱性.所用的阴阳离子当量公式如下:阳离子当量:C EN a K NH C a M g()阴离子当量:A EF C l NO S O()将表中组分浓度带入公式()和()进行计算(未检出的组分视为g/m,绘制春节前、春节期间以及春节后个阶段的阴阳离子相关性曲线(图).从图可知,本研究测得的阴阳离子的相关性高,春节前r ;春节期间r ;春节后r ,说明本研究所分析的离子是厦门市PM 中水溶性离子的主要组分,没有重要的离子遗漏,分析结果较为可靠,.根据图中阴阳离子相关性方程可以看出,春节前方程的斜率k ,即A E/C E,说明该阶段PM 中阳离子相对亏损,水溶性组分偏酸性.春节期间方程的斜率k ,即A E/C E,说 明 该 阶 段PM 中阴离子相对亏损,水溶性组分偏碱性.春节后,方程的斜率k ,即A E/C E,说明该阶段PM 中阳离子相对亏损,水溶性组分偏酸性,与春节前一致.可见,春节期间移动源、固定源排放情况的改变,对颗粒物的酸碱性存在较大的影响.同一城市、不同采样时段下,PM 的酸碱性不同的情况也曾在李英红等的研究中出现.图厦门市春节前、春节期间、春节后细颗粒物中阴阳离子平衡江娟:春节期间厦门市细颗粒物中水溶性离子组分变化研究环境与安全 水溶性离子浓度特征分析从表可知,厦门市PM 中主要离子组分为NO、S O、NH,这种离子是二次气溶胶的主要成分,这与张云峰等 在福建泉州市的研究结果一致.一般认为是由S O、NOx和NH等大气污染物通过大气光化学反应二次转化生成,因此,通常用S NA(NO、S O、NH之和)反映的是大气二次污染水平.图水溶性离子和S NA浓度变化从图可知,S NA浓度在春节后达到峰值.春节前、春节期间、春节后S NA平均浓度分别为 、g/m,分别占 i o n s的、,表明春节后的空气中二次污染较为严重,这是因为春节后,气温回升,加之春节烟花爆竹的燃放、导致相关前体物质质量浓度较高(如S O、NH),加剧了大气光化学反应.结论()本文所采集的 个PM 样本中,均未检出F,N a浓度相对稳定,K、M g、S O、C l在除夕当天骤升,且S O直至春节后仍处于上升趋势.这种离子是烟花爆竹燃放的特征污染离子,且厦门市春节民俗氛围浓厚,因此,本研究认为,上述种 离 子 浓 度 的 增 加 与 烟 花 爆 竹 燃 放 有 关.C a浓度在观察期间呈逐步下降趋势,说明春节工地停工对城市扬尘有显著的抑制作用.NH与NO在春节后浓度明显上升.()阴阳离子电荷平衡分析结果显示,春节前后厦门市大气细颗粒物呈酸性,而春节期间则呈碱性.()本研究观察期间,NO、S O、NH为厦门市细颗粒物中的主要水溶性离子,说明厦门市二次源污染较重.二次污染的发生存在时间延迟性,这使得春节后S NA值明显上升,因此,建议相关部门在制定春节空气质量保障工作时,应当加强春节后空气污染防治.参考文献:任娇,尹诗杰,郭淑芬太原市大气PM 中水溶性离子的季节污染特征及来源分析J环境科学学报,()L i a n gCS,D u a nFK,H eKB,e ta l R e v i e wo nr e c e n tp r o g r e s si n o b s e r v a t i o n s,s o u r c ei d e n t i f i c a t i o n sa n d c o u n t e r m e a s u r e so fPM J E n v i r o n m e n t I n t e r n a t i o n a l,():唐孝炎,张远航,邵敏大气环境化学M 版北京:高等教育出版社,孟丽 红,杨 旭,刘 丽 丽,等气 溶 胶 在 重 污 染 过 程 对 气 象 和PM 的反馈作用J环境科学与技术,():L i a n gCS,D u a nFK,H eKB,e ta l R e v i e wo nr e c e n tp r o g r e s si n o b s e r v a t i o n s,s o u r c ei d e n t i f i c a t i o n sa n d c o u n t e r m e a s u r e so fPM J E n v i r o n m e n t I n t e r n a t i o n a l,():宗梁,刘迎云,姜雨,等衡阳城区冬季PM 中水溶性离子污染特征J中国环境监测,()闫广轩,张靖雯,雷豪杰,等郑州市大气细颗粒物中水溶性离子季节性变 化 特 征 及 其 源 解 析 J环 境 科 学,():李英红,谭吉华,饶志国,等兰州市大气细颗粒物中水溶性离子的污染特征J环境化学,()郑敬茹,瞿厚淑,付山,等黄石市大气PM 中水溶性离子浓度特征及来源分析J ():冯亚平,王帅,徐婧怡,等承德市细颗粒物水溶性无机离子特征及解析J环境化学,():张棕巍,胡恭任,于瑞莲,等厦门市大气PM 中水溶性离子污染特征及来源解析J中国环境科学,()A r i m o t o,RC h e m i c a lc o m p o s i t i o no fa t m o s p h e r i ca e r o s o l sf r o m Z h e n b e i t a i,C h i n a,a n d G o s a n,S o u t h K o r e a,d u r i n gA C E A s i aJJ o u r n a lo f G e o p h y s i c a lR e s e a r c h A t m o s p h e r e s,()(下转第 页)王健,等:,呋喃二甲酸工业废水处理方法研究环境与安全表F D C A工业废水处理后所含物质及其含量全分析组分名称含量/组分名称含量/果糖 磷酸二氢钾等 葡萄糖 其他 该处理后的水为弱酸性,p H值为 ,处理后C O D约 m g/L,AN N为 m g/L,外观为无色透明的液体.结论通过“萃取共沸水蒸气精馏改性活性污泥处理芬顿氧化”的系统技术处理,将F D C A的工业废水,去除有害部分(菌类、溶剂和其他有机物)和留存有用部分(生产培养基的组成成分)的目的,获得可用于生产培养基的配制用水.经处理工艺的筛选和优化,并经工业化的实用研究,成功地解决了F D C A工业废水的处理难题.该方法具有可操作、处理效果好和可推广应用等特性,是解决发酵工业废水处理难题的高效新方法.参考文献:G u n e r a lF,B a c h m a n nC A g e r e l a t e dr e f e r e n c ev a l u e s f o ru r i n a r yo r g a n i ca c i d s i nah e a l t h yT u r k i s hp e d i a t r i cp o p u l a t i o nJC l i n C h e m,():E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n y,J a n k aM e s f i nE j e r s s a,P a r k e rK e n n yR a n d o l p h,e ta l P a r t i n,L e eR e y n o l d sP a t e n t:U S /A P E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n y E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n yP a t e n t:U S /A P E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n y E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n yP a t e n t:U S /A P E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n y E a s t m a nC h e m i c a lC o m p a n yP a t e n t:U S /A P F u l l e rM T h e i d e n t i f i c a t i o na n dm e t a b o l i co r i g i no f f u r o y l g l y c i n ea n d,f u r a n d i c a r b o x y l i ca c i di nh u m a nu r i n eJ C l i n C h i mA c t a,:G o r b a n e vY u r yY,K e g n a e sS o r e nJ R i i s a g e r A n d e r sC a t a l y s i sL e t t e r s,(),胡曼曼,周舜,路宜杰,等产,呋喃二甲酸重组基因工程菌的固定化及其应用:C N P 王理想,王友志,李玉平,等共沸水蒸汽蒸馏处理有机废水的方法:Z L P 马明超,王萍,胡晓,等复杂超高浓度有机废水处理方法的研究J绿色科技,():姜虎生,郭文宇,张芳制药工业废水处理方法的研究进展J当代化工,():金虎,刘虹,李志萍摇动床生物膜新技术处理废水的研究J吉林化工学院学报,():张晓娟,陈旭,唐丽华,等从环己醇和环己酮甲酸废水中回收甲酸甲酯J沈阳工业大学学报,():冯 敏工 业 废 水 处 理 技 术 M北 京:海 洋 出 版 社,:张全兴,刘天华我国应用树脂吸附法处理有机废水的进展J化工环保,():张全兴,刘天华我国应用树脂吸附法处理有机废水的进展J化工环保,():邵刚膜法水处理技术M北京:冶金工业出版社,:周舜,胡曼曼,王理想,等萃取水蒸汽精馏处理有机废水的方法J中国发明专利 Z L 周舜,胡曼曼,王玉成,等工业有机废水深度处理系统技术的研究J节能与环保,():(上接第 页)L e eE,C h a nC,P a a t e r oPA p p l i c a t i o no fp o s i t i v em a t r i xf a c t o r i z a t i o ni ns o u r c ea p p o r t i o n m e n to fp a r t i c l e p o l l u t a n t si nH o n g K o n gJ A t m o s p h e r i c E n v i r o n m e n t,:C h u e i n t aW,H o p k eP,P a a t eR OP I n v e s t i g a t i o no fs o u r c eo fa t m o s p h e r i ca e r o s o l a tu r b a na n ds u b u r b a nr e s i d e n t i a l a r e a s i nT h a i l a n db yp o s i t i v em a t r i xf a c t o r i z a t i o nJ A t m o s p h e r i cE n v i r o n m e n t,:宋宇,唐孝炎,方晨,等北京市大气细粒子的来源分析J环境科学,():沈振兴,李丽珍,杜娜,等西安市春季大气细粒子的质量浓度及其 水 溶 性 组 分 的 特 征 J生 态 环 境,():李友平,周洪,张智胜,等成都市城区PM 中二次水溶性无机离子污染特征J环境科学,():范美益,曹芳,张园园,等徐州市冬季大气细颗粒物水溶性无机离子污染 特 征 及 来 源 解 析 J环 境 科 学,():张云峰,于瑞莲,胡恭任,等泉州市大气PM 中水溶性离子季节变化特征及来源解析J环境科学,()张敬巧,王涵,胡君,等本溪市PM 中水溶性离子季节性变化特征及来源分析J环境科学研究,()