關(guān)鍵詞：重污染過(guò)程；細(xì)顆粒物；碳質(zhì)氣溶膠；來(lái)源追蹤；特征分析

中圖分類號(hào)：X511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

工業(yè)化和城市化加速大氣污染，特別是PM_2.5中的碳質(zhì)氣溶膠，它影響光化學(xué)煙霧和空氣質(zhì)量。研究碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源和特征至關(guān)重要，目前面臨兩大挑戰(zhàn)，其化學(xué)成分復(fù)雜，來(lái)源廣泛，且轉(zhuǎn)化反應(yīng)復(fù)雜，導(dǎo)致追蹤難度大?，F(xiàn)有研究方法和技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、處理和分析上存在不足，在此背景下，學(xué)者對(duì)氣溶膠進(jìn)行深入研究并提出見(jiàn)解。

文獻(xiàn)[1]以四川盆地為研究對(duì)象，運(yùn)用衛(wèi)星遙感、GIS技術(shù)及氣象模式分析氣溶膠特征并識(shí)別其來(lái)源。但對(duì)氣溶膠與氣象條件的關(guān)聯(lián)分析不足。文獻(xiàn)[2]以成都地區(qū)為例確定采樣目標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況選擇采樣點(diǎn)和時(shí)間，對(duì)采集的氣溶膠數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。該研究但未考慮到影響氣溶膠特征的多種因素，導(dǎo)致特征分析結(jié)果可能存在偶然性。文獻(xiàn)[3]先確定研究區(qū)域，并搭建合適的測(cè)量平臺(tái)，選擇合適的測(cè)量設(shè)置，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)記性預(yù)處理，再對(duì)氣溶膠進(jìn)行特征分析。該研究雖然能分析氣溶膠的生成，其分析過(guò)程成本高。

因此，文章研究重污染過(guò)程細(xì)顆粒物中碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源及特征，旨在深入理解其演變規(guī)律和影響因素，為大氣污染治理提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，對(duì)比不同排放源貢獻(xiàn)，為制定更有效的大氣污染控制策略提供參考。

1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況

此次實(shí)驗(yàn)區(qū)域位于某市的郊外，占地面積約為400平方公里，該地區(qū)位于平原，地勢(shì)由東北向西南傾斜，平均海拔約為251米，周?chē)嗌?、水環(huán)繞，形成了較為封閉的盆地地形。

該實(shí)驗(yàn)區(qū)域地勢(shì)復(fù)雜，屬溫帶季風(fēng)氣候，冬季盛行西北風(fēng)，夏季多為東南風(fēng)。年平均氣溫為20℃，最高氣溫可達(dá)36℃，最低氣溫可達(dá)2℃，降水量為200毫米，主要集中在夏季，占全年降水量的78%。主要排放源有工業(yè)（55%）、交通（24%）和生活（15%）排放等。在重污染時(shí)，細(xì)顆粒物濃度超標(biāo)。

1.2實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)域的碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源追蹤和特征分析，需準(zhǔn)備多種化學(xué)分析試劑，用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。具體實(shí)驗(yàn)試劑見(jiàn)表1。

如表1所示，實(shí)驗(yàn)中，丙酮溶液用于提取樣本中的有機(jī)碳成分，使用前做好脫水處理，保證提取效果。硝酸和氫氟酸能夠消解樣本中的碳成分，不過(guò)這兩種試劑存在一定的腐蝕性和毒性，在使用時(shí)需要做好相關(guān)防護(hù)。

1.3實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源追蹤和特征分析，需準(zhǔn)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

不同的實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備將會(huì)發(fā)揮不同的作用，從而保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

實(shí)驗(yàn)儀器在此次實(shí)驗(yàn)中均能發(fā)揮較大的作用，能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中，元素碳分析儀能將樣本中顆粒物的元素碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，再利用氣相色譜儀進(jìn)行分析和處理，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。將上述準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)試劑作為基礎(chǔ)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。此次的實(shí)驗(yàn)方法如下。

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1氣溶膠樣品采集及分析

實(shí)驗(yàn)中，利用顆粒物采樣器采集實(shí)驗(yàn)區(qū)域的樣品數(shù)據(jù)。在采樣過(guò)程中，為保證采樣結(jié)果的真實(shí)可靠性，采樣時(shí)間為每日10點(diǎn)到次日9點(diǎn)，采樣時(shí)間為23個(gè)小時(shí)，持續(xù)時(shí)間為一周，一年共采樣四次，采樣時(shí)段分別為每年的1月、4月、7月、10月不同的月份對(duì)應(yīng)著實(shí)驗(yàn)區(qū)域不同的季節(jié)，由此保證樣品采集的全面性。同時(shí)，為保證采樣數(shù)據(jù)的可靠性，需設(shè)置不同采樣點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)區(qū)域的位置和具體情況，共設(shè)置15個(gè)采樣點(diǎn)。在上述采樣點(diǎn)中采集大量的樣品，每個(gè)采樣點(diǎn)采集樣品5組。將采集的樣品進(jìn)行匯總，再將采集的樣品保存起來(lái)。同時(shí)，為保證采集樣品的質(zhì)量，需要利用熱／光解氧化器、碳元素分析儀等多種實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)樣品進(jìn)行分析。分析過(guò)程見(jiàn)圖1。

如圖1所示，在樣品分析的過(guò)程中，根據(jù)分析過(guò)程中的不同溫度，根據(jù)有機(jī)碳和元素碳的氧化順序，將兩者進(jìn)行分離。其中，在溫度較低，且非氧化環(huán)境中對(duì)樣品進(jìn)行加熱，能夠分離出有機(jī)碳，在高溫氧化環(huán)境中對(duì)樣品進(jìn)行加熱，能夠分離出元素碳。在上述原理的基礎(chǔ)上，先在純氦環(huán)境下，對(duì)樣品進(jìn)行加熱，通過(guò)不斷提升溫度，分離出有機(jī)碳。這個(gè)過(guò)程中，存在部分有機(jī)碳被碳化的可能性，之后繼續(xù)提高溫度，分離出對(duì)應(yīng)的元素碳，從而完成對(duì)樣品的分析和處理，為后續(xù)估算SOC質(zhì)量濃度奠定基礎(chǔ)。至此，碳質(zhì)氣溶膠樣品采集及處理的設(shè)計(jì)完成。

如圖2所示，碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源存在多種，化石燃料燃燒和生物質(zhì)燃燒是碳質(zhì)氣溶膠的主要來(lái)源，占總排放量的65%。森林火災(zāi)、火山噴發(fā)、交通運(yùn)輸及其他占比較小。因此，想要減小碳質(zhì)氣溶膠的形成，需從上述幾方面入手。

3.2碳質(zhì)氣溶膠季節(jié)污染特征分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，對(duì)碳質(zhì)氣溶膠季節(jié)污染特征展開(kāi)分析，得到相應(yīng)的分析結(jié)果。分析結(jié)果見(jiàn)表2。

如表2所示，某市碳質(zhì)氣溶膠質(zhì)量濃度在冬季最高，因低溫高濕環(huán)境促進(jìn)氣溶膠生成，且供暖增加也加速其形成。春秋季濃度高于夏季，因夏季降水多、空氣對(duì)流強(qiáng)，利于污染物擴(kuò)散但不利于碳質(zhì)氣溶膠形成。因此，冬季是碳質(zhì)氣溶膠更易形成的季節(jié)。

4結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)此次重污染過(guò)程中細(xì)顆粒物中的碳質(zhì)氣溶膠進(jìn)行來(lái)源追蹤及特征分析，獲得了深入的認(rèn)識(shí)和重要的發(fā)現(xiàn)。通過(guò)多種手段的綜合運(yùn)用，不僅揭示了碳質(zhì)氣溶膠的主要來(lái)源，還詳細(xì)刻畫(huà)了在重污染過(guò)程中的季節(jié)變化特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在春秋季節(jié)，碳質(zhì)氣溶膠的濃度往往高于夏季。這一現(xiàn)象是由于夏季降水量較多，空氣對(duì)流較強(qiáng)，這些自然條件有利于污染物的擴(kuò)散，但相對(duì)而言并不利于碳質(zhì)氣溶膠的形成和累積。相比之下，冬季則成為碳質(zhì)氣溶膠更易形成的季節(jié)。通過(guò)此次研究，對(duì)碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源和特征有了更為全面和深入的理解。這為今后制定更為精準(zhǔn)和有效的大氣污染治理策略提供有力支持。