石家庄市黑碳气溶胶污染特征及来源分析

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为更好地了解石家庄市黑碳(black carbon,BC)气溶胶的污染特征及来源,本文利用黑碳仪监测了2018年9月至2019年8月间石家庄市区(电视塔点位)和城郊(河北科技大学点位)大气中BC质量浓度,分析了BC质量浓度的时间变化特征;并结合研究期间其它污染物质量浓度数据分析了BC本地来源。最后,利用HYSPLIT模式进行48 h后向轨迹聚类分析,得到研究期间不同路径气流对石家庄BC质量浓度的贡献;并基于后向轨迹运用潜在源分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT),得到石家庄不同季节BC的潜在源区及相应BC权重浓度贡献值。主要结论如下:1)石家庄市区和城郊BC质量浓度分别为(4.82±4.28)μg·m-3和(4.35±3.59)μg·m-3,BC质量浓度值主要分布在0~8μg·m-3,本底值为1.0μg·m-3。BC质量浓度季节变化呈“冬季>秋季>春季>夏季”的变化特征;日变化呈双峰单谷趋势,高峰时段为6:00~9:00和19:00~22:00,低谷时段为13:00~15:00。2)BC气溶胶吸收波长指数α均值为(1.22±0.21)。BC与CO、NO2、SO2及PM2.5中有机碳(OC)、元素碳(EC)的相关性分析表明,研究期间BC与CO呈极强相关性,与NO2、SO2在春季、秋季和冬季期间呈强相关性,夏季呈弱相关性。各季节BC与CO的比值BC/CO(μg·m-3/ppbv)范围集中在0.0030~0.0062,均值为0.0049。秋冬季BC与PM2.5中EC1、EC2、OC2呈强相关。综合分析表明,燃煤排放、机动车尾气是BC的主要本地排放源。3)后向轨迹聚类分析表明,BC主要受本地源及近距离污染源传输气团的影响,受远距离污染源的传输气团影响较小。近距离污染源传输气团主要为东向、东南向河北省内局地类气团和来自西北向途经陕西北部、山西中部气团。4)PSCF分析表明不同季节的潜在源区有较大差异,其中冬季潜在源区最广。CWT分析中各季节WCWT高值区域与WPSCF高值的潜在源区相似,结果表明石家庄BC主要源区为石家庄周边、河北省南部、河南省北部、山西省中南部,涉及到的城市主要包括:邢台、邯郸、保定、沧州、安阳、吕梁、临汾、长治等。
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