赵文涛，刘海江，刘华东，刘 寅

(1.江西省新余生态环境监测中心，江西 新余 338000；2.新余市渝水生态环境局，江西 新余 338000；3.北京雪迪龙科技股份有限公司，北京 102200；4.中科弘清(北京)科技有限公司，北京 100088)

1 材料和方法

1.1 采样点位布设

综合考虑新余市地形、气象、环境等影响因素及基本数据的依托性，环境受体采样点的布设基本与新余市大气环境质量国控站点相同，尽量覆盖主要的功能区。东北方向的飞宇站点作为上风向企业聚集区域，但飞宇站点楼顶不具备采样条件，因此将上风向站点调整为距离1.5 km的高新区环保局站点。第二水厂站点作为人口和交通密集区域，气象局站点作为细颗粒物浓度高值站点，新钢沁园村站点则主要为下风向和重点企业排放区。点位分布详见图1。

图1 新余市区颗粒物样品采集点位

1.2 样品采集

2020年8月、10月、12月和2021年1月安排为PM2.5采样周期和连续采样时间。每个月选取20天进行采样，每次连续采样时间为46小时，采样时间从早上9：00到第三日7：00，每个站点每个采样月设置一组全过程空白样品与平行样。选取颗粒物浓度值较高的市气象局与第二水厂站点对PM10进行同步连续采样。本次颗粒物样品采集使用四台青岛众瑞ZR-3930D型多通道环境空气颗粒物采样器在四个采样点进行粗细颗粒物样品采集，不同通道选用滤膜直径均为47毫米的特氟龙膜、石英膜进行同步样品采集，切割头为多级碰撞式切割器，颗粒物空气动力学切割粒径为2.5微米和10微米。共采集PM2.5样品171组，PM10样品64组。

1.3 化学组分分析

1.3.1 无机元素分析

取一定面积采集的特氟龙膜样品放置于聚四氟乙烯消解罐中，加入5毫升MOS级硝酸，放置2小时后再加入2毫升MOS级盐酸，2毫升优级纯H2O2，加盖密封后，用微波消解萃取仪消解(在15分钟内升温到190 ℃后至少保持30分钟)。待消解罐冷却至室温，再利用赶酸器在140 ℃将消解液浓缩至约0.5毫升(4-5小时)，用超纯水转移定容为25毫升。经0.22微米过滤膜过滤后，将滤液分为两份分别用于 ICP-MS(赛默飞世尔iCAP Qc)及ICP-OES(PE公司OPTIMA8300)分析27种元素分析，后者分析Si、Al、Fe、K、Na、Ca、Mg。

1.3.2 水溶性离子分析

1.3.3 碳分析

剪取0.51 cm2的采集的石英膜样品，参照《环境空气颗粒物来源解析监测技术方法指南》中推荐的元素碳和有机碳的热光法对颗粒物样品进行碳分析。测试仪器为美国沙漠所生产的DRI2001A热-光碳分析仪(Thermal Optical Carbon Analyzer)，定量有机碳和元素碳的8个组分(OC1、OC2、OC3、OC4、EC1、EC2、EC3、OPC)。IMPROVEA协议将总有机碳TOC定义为OC1+OC2+OC3+OC4+OPC，总元素碳TEC定义为EC1+EC2+EC3-OPC，TC=TOC+TEC。

1.4 质量控制

上述分析测试部分外包中国科学院生态环境研究中心完成。

以空白、平行、加标回收进行质量控制，对数据进行了有效性审核，都满足相关要求。

2 结果与分析

2.1 2020年PM2.5污染特征

2020年新余市城区PM2.5平均浓度为30.3微克/立方米，低于国家二级标准标准限值。月度PM2.5浓度变化如图2所示，呈U型，夏季较低，冬季较高。其中12月份PM2.5浓度最为突出，质量浓度为52.9微克/立方米，各站点中气象局站点明显高于其他站点，其次是第二水厂。2021年1月PM2.5平均浓度因气象等因素增为30.3微克/立方米。

图2 2020年新余市城区PM2.5月度变化

图3 2020年新余市各站点PM2.5浓度均值

2.2 采样期间受体PM2.5全年平均化学组成

图4 采样期间新余市PM2.5的全年化学组分质量浓度情况

对化学组分进行质量重构，硝酸盐、硫酸盐、铵盐、氯盐、EC和微量元素由直接测定浓度值推算，有机物[OM]=1.4×[OC]，[地壳元素]=[2.20×Al]+[2.49×Si]+[1.93×Ti]+[1.63×Ca]+[2.42×Fe]，[微量元素]=[K+]+[Na+]+[Mg2+]+[F-]+[Cl-]+[Ba+Cd+Sn+V+Cr+Mn+Co+Ni+Cu+Zn+As+Se+Pb+Sb]。

质量重构后新余市PM2.5全年化学组分构成情况如图5所示，可以看出新余市环境受体PM2.5的主要物质为OM，占比为27%。其次是硝酸盐、硫酸盐和铵盐，占比分别为18%、15%和12%。地壳元素占比为8%，EC约为4%。

图5 新余市PM2.5物质重构组分分布图

2.3 PM2.5颗粒物化学组分的时间分布特征

图6为新余市城区各季节PM2.5中无机元素质量浓度与百分占比情况，地壳元素(Fe、Al、Si等)明显高于其他无机元素，Si的浓度表现出秋季>冬季>夏季，百分占比表现出秋季>夏季>冬季。Si组分主要来自扬尘，说明秋季扬尘源对渝水区PM2.5浓度贡献率较高。Fe的浓度三个季节浓度差异较小，百分占比表现出夏季>秋季>冬季。

图6 不同季节渝水区PM2.5中无机元素质量浓度与百分占比

图7 不同季节渝水区PM2.5中碳组分与水溶性离子质量浓度与百分占比

2.4 PM2.5化学组分的空间分布特征

从图8可以看出，新余市4个站点物质构成占比较为相似，均为有机物站点最高(OM)，质量占比均在25%以上，其次为硝酸盐与硫酸盐，占比均在17%与14%以上。

图8 新余市各站点PM2.5物质重构特征对比

图9从质量浓度上看，气象局站点组分质量浓度均处于较高水平，其中硝酸盐、硫酸盐、微量元素质量浓度最高。说明气象站站点受周边燃煤、机动车等多种污染类型影响，导致各类组分质量浓度均相对较高，另外第二水厂站点地壳元素浓度最高，说明第二水厂受到扬尘源影响较大。

图9 渝水区与高新区各站点PM2.5物质重构质量浓度对比

3 结论

2020年新余市年渝水区PM2.5浓度高值主要分在冬季，其中1月与12月PM2.5浓度最为突出，市气象局站点PM2.5浓度最高，其次为第二水厂站点。

PM2.5的主要物质为OM，占比为27%。其次是硝酸盐、硫酸盐和铵盐，占比分别为18%、15%和12%。地壳元素占比为8%，EC约为4%。

地壳元素(Fe、Al、Si等)明显高于其他无机元素，Si的质量浓度为秋季>冬季>夏季，百分占比为秋季>夏季>冬季。