2015年华北地区上甸子大气本底站PM2.5化学组分特征及来源分析

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2023.06.011

摘要/Abstract

摘要：

根据2015年上甸子区域大气本底站PM_2.5样品采集数据，分析PM_2.5质量浓度及其化学组分变化特征，应用质量闭合、后向轨迹、潜在源等方法分析其来源。结果表明：2015年上甸子站PM_2.5质量浓度年平均值为44.9 μg·m^-3，春季、夏季、秋季、冬季均值分别为58.1、30.9、39.7、51.3 μg·m^-3，与2009—2010年相比分别降低了33%、56%、46%、9%。SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺质量浓度年平均值分别为8.5±9.2、6.4±8.3、3.9±4.7 μg·m^-3，有机碳、元素碳浓度年平均值分别为8.9±6.3 μg·m^-3、1.6±1.2 μg·m^-3。NO₃^-与SO₄^2-浓度日均值的比值为0.82，大于2004年、2012年和2013年的观测结果。PM_2.5的主要组分为土壤、有机物、硫酸盐、硝酸盐，占比分别为34%、23%、22%、15%。与2004年相比，上甸子站PM_2.5中硫酸盐占比有所下降，土壤组分占比提高。上甸子站PM_2.5主要源自站点南部及西北部、北部等，河北省、山东省等地的区域传输对上甸子站高浓度PM_2.5存在较大影响。

关键词: 气溶胶, 化学组分, 后向轨迹

Abstract:

Based on the PM_2.5 sample data collected from Shangdianzi regional atmospheric background station in 2015, the variation characteristics of PM_2.5 mass concentration and its chemical components were analyzed, and its sources were traced by mass closure, backward trajectory, and potential source contribution methods. The results show that the annual average PM_2.5 mass concentration at Shangdianzi station in 2015 was 44.9 μg·m^-3, with average concentrations of 58.1 μg·m^-3 in spring, 30.9 μg·m^-3 in summer, 39.7 μg·m^-3 in autumn, and 51.3 μg·m^-3 in winter. Compared with 2009 to 2010, they decreased by 33%, 56%, 46%, and 9% respectively. The annual average mass concentrations of SO₄^2-, NO₃^- and NH₄⁺ are 8.5±9.2, 6.4±8.3, and 3.9±4.7 μg·m^-3, respectively. The average annual concentrations of organic carbon and elemental carbon are 8.9±6.3 μg·m^-3 and 1.6±1.2 μg·m^-3, respectively. The daily average concentration ratio of NO₃^- to SO₄^2- is 0.82, which is higher than the observed results in 2004, 2012 and 2013. The main components of PM_2.5 are soil, organic matter, sulfates, and nitrates, accounting for 34%, 23%, 22%, and 15%, respectively. Compared with 2004, the proportion of sulfate in PM_2.5 at Shangdianzi station has decreased, while the proportion of soil components has increased. The PM_2.5 at Shangdianzi station primarily originates from the southern, northwestern, and northern of the station, and regional transmission from Hebei and Shandong provinces has a great impact on the high concentration of PM_2.5 in Shangdianzi Station.

Key words: Aerosol, Chemical composition, Backward trajectory

中图分类号:

X513

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图/表 10

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参考文献 31

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年份	颗粒物	春季	夏季	秋季	冬季	数据来源
2004年	PM_2.1	—	66.0	—	76.9	文献[15]
2005年	PM_2.5	40.8	64.7	47.9	31.4
2006年	PM_2.5	101.2	60.9	51.6	44.7	文献[19]
2007年	PM_2.5	59.8	58.5	45.1	44.3
2009年	PM_2.5	87.1	70.6	73.1	—	文献[20]
2010年	PM_2.5	—	—	—	56.3	文献[20]
2015年	PM_2.5	58.1±42.4	30.9±25.7	39.7±42.0	51.3±46.7	观测

时间	总离子	SO₄^2-	NO₃^-	NH₄⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	K⁺	NO₃^-/SO₄^2-	数据来源
2004年夏季	—	24.45	5.81	13.05	0.18	3.74	1.25	0.23	文献[15]
2004年冬季	—	13.75	9.78	6.22	0.27	0.99	3.21	0.71	文献[15]
2015年春季	24.2±23.6	9.2±9.5	7.6±9.3	4.1±5.0	0.1±0.2	1.8±1.1	0.6±1.0	0.89	观测
2015年夏季	19.2±17.9	9.7±10.1	3.3±3.9	3.7±4.1	0.1±0.02	2.0±0.5	0.2±0.3	0.49
2015年秋季	21.4±23.9	7.8±9.0	7.3±9.4	4.1±5.2	0.04±0.02	1.2±0.4	0.4±0.4	0.97
2015年冬季	21.7±22.0	7.4±8.0	7.6±8.9	3.7±4.6	0.1±0.2	1.3±0.5	0.9±1.9	0.93
2015年均值	21.6±21.9	8.5±9.2	6.4±8.3	3.9±4.7	0.1±0.1	1.6±0.8	0.5±1.1	0.82

时间	OC/(μg·m^-3)	EC/(μg·m^-3)	相关系数	OC/EC	数据来源
2004年夏季	5.07±2.66	1.26±0.66	—	4.3	文献[15]
2004年冬季	19.11±14.45	4.33±3.81	—	5.2	文献[15]
2009年春季	9.70±4.30	3.80±2.40	—	2.6	文献[20]
2009年夏季	5.70±1.80	3.30±1.10	—	1.7
2009年秋季	10.70±4.30	3.90±1.80	—	2.7
2010年冬季	16.80±9.00	4.40±2.20	—	3.8
2015年春季	9.50±5.30	1.40±0.80	0.71	7.8	观测
2015年夏季	5.70±2.00	1.60±1.00	0.81	4.5
2015年秋季	8.90±6.00	1.70±1.30	0.92	6.5
2015年冬季	11.80±8.70	2.00±1.70	0.77	7.4
2015年年平均	8.90±6.30	1.60±1.20	0.75	6.6

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