程麗萍 李嘉欣 趙綱 李雪菲 王瑋

摘要：2018年2月15日—2月21日春節(jié)假期，石家莊市出現(xiàn)了2月份以來(lái)污染最重、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次空氣污染過(guò)程。為探究重污染天氣成因，采用位于石家莊市大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀（SPAMS），對(duì)春節(jié)期間的細(xì)顆粒物化學(xué)組成進(jìn)行了分析，結(jié)合空氣質(zhì)量狀況及氣象條件等因素，對(duì)重污染天氣的成因進(jìn)行了推定。結(jié)果表明，在此次污染過(guò)程期間，地面持續(xù)處于低壓幅合，邊界層低，逆溫現(xiàn)象嚴(yán)重，致使18日和19日的污染物濃度累積升高;同時(shí)根據(jù)SPAMS污染特征分析可知，春節(jié)期間發(fā)生的重污染過(guò)程中，燃煤和工業(yè)工藝源的累積，加劇了二次轉(zhuǎn)化，且隨著PM2.5濃度的攀升，細(xì)顆粒物中重金屬和礦塵顆粒占比有一定的增加，二次無(wú)機(jī)源和煙花源的貢獻(xiàn)變化較為突出。研究石家莊市春節(jié)期間大氣污染物的組成及其成因，可為科學(xué)有效地制定大氣環(huán)境調(diào)控策略提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：大氣污染防治工程;SPAMS;組分分析;重污染天氣;石家莊市;春節(jié)

中圖分類號(hào)：X31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi： 10.7535/hbgykj.2019yx01012

CHENG Liping， LI Jiaxin， ZHAO Gang，et al.Study on the process of heavy pollution during Spring Festival in Shijiazhuang City in 2018 based on a single particle aerosol mass spectrometer[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology，2019，36（1）：66-74.Study on the process of heavy pollution during Spring Festival in

Shijiazhuang City in 2018 based on a single particle aerosol

mass spectrometer

CHENG Liping1， LI Jiaxin1， ZHAO Gang2， LI Xuefei3， WANG Wei1

（1.Shijiazhuang Environmental Prediction Center， Shijiazhuang， Hebei 050022， China;2.Shijiazhuang Motor Vehicle Sewage Management Center， Shijiazhuang，Hebei 050022， China;3.Shijiazhuang High-tech Zone Environmental Monitoring Center， Shijiazhuang， Hebei 050035， China）

Abstract：During the Spring Festival holiday from Feb 15 to Feb 21， 2018， Shijiazhuang experienced the most severe and longest continuous air pollution process since February. In order to explore the cause of heavy pollution during Spring Festival， the fine grain chemical composition during Spring Festival is analyzed， and presumption on the causes of heavy pollution is made after combined with air quality conditions and meteorological conditions. A single particle aerosol mass spectrometer （SPAMS） is used， which is located at the atmospheric automatic monitoring station in Shijiazhuang City. The results show that during the pollution process， the ground continued to be in a low pressure amplitude， the boundary layer is low， and the temperature inversion is severe， resulting in the accumulation of pollutants increasing from Feb.18 to Feb.19. At the same time， according to the analysis of SPAMS pollution characteristics， the secondary conversion is intensified because of the accumulation of coal and industrial process sources during the heavy pollution process in the Spring Festival. With the mass concentration of PM2.5 increasing， the proportion of heavy metals and dust in fine particles has increased， and the contribution of secondary inorganic sources and fireworks sources has become more prominent. Research on the composition and sources of air pollutants in Shijiazhuang City during the Spring Festival can provide technical support for effective and scientific regulation of the air environment.

Keywords：air pollution control project; SPAMS; component analysis; heavy pollution of the weather; Shijiazhuang City; Spring Festival

石家莊市人口過(guò)度密集，主城區(qū)面積狹小，一環(huán)以內(nèi)面積30.56 km2，人口近百萬(wàn)，人口密度為3.27萬(wàn)人/km2，二環(huán)至一環(huán)區(qū)域人口密度也高達(dá)2萬(wàn)人/km2，是全國(guó)人口密度最大的省會(huì)城市之一。同時(shí)，石家莊市地處太行山東麓，地勢(shì)西高東低，落差幾百米，呈“避風(fēng)港”式地形[1]，是全國(guó)“焚風(fēng)效應(yīng)”最嚴(yán)重、“熱島效應(yīng)”最明顯的城市之一，導(dǎo)致市區(qū)污染物不易擴(kuò)散，在冬季頻繁發(fā)生大氣污染事件。近年來(lái)，隨著工業(yè)進(jìn)程的加快[1]，空氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻。2017年秋冬季以來(lái)，石家莊市針對(duì)秋冬季大氣污染特征，采取了一系列舉措治理大氣污染[2]，堅(jiān)決打好“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”。國(guó)家環(huán)保部通報(bào)的2017年10月—12月京津冀大氣污染傳輸通道城市空氣質(zhì)量狀況[3]顯示， 2017年10月—12月，石家莊市PM2.5平均質(zhì)量濃度為85 μg/m3，同比下降54.8%，在“2+26”城市中排名第 1 位。

目前，PM2.5來(lái)源解析的常規(guī)方法主要包括源排放清單法、擴(kuò)散模型法和受體模型法等[4-8]。常規(guī)源解析方法手工采樣分析至解析完成周期一般為3個(gè)月以上，時(shí)效性較差，且無(wú)法具體跟蹤小時(shí)間尺度的突發(fā)污染事件。而采用基于單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀（SPAMS），可快速捕捉灰霾天氣的污染特征，是一種從單個(gè)顆粒層面上分析顆粒物特性的新型分析技術(shù)，能夠檢測(cè)單個(gè)顆粒物的粒徑大小及其對(duì)應(yīng)的化學(xué)組成[9-11]。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)加快了分析速度，提高了時(shí)間分辨率，避免了樣品特性變化對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，對(duì)于顆粒物的快速表征具有重要意義[12]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)利用SPAMS解析大氣細(xì)顆粒物的相關(guān)研究日益增多。北京[13-14]、南京[15]、西安[16]、石家莊[17-18]、廣州[19]等地開展了大氣顆粒物的化學(xué)特征及來(lái)源解析等研究，為研究區(qū)域灰霾天氣污染特征及其成因積累了大量數(shù)據(jù)。

2018年2月15日—2月21日春節(jié)假期，石家莊市出現(xiàn)了2月份以來(lái)污染最重、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次空氣污染過(guò)程，筆者利用禾信SPAMS-0515對(duì)石家莊市春節(jié)期間重污染天氣進(jìn)行了源解析。通過(guò)分析污染過(guò)程中實(shí)時(shí)在線來(lái)源解析、顆粒物組分特征和氣象因素，探究春節(jié)期間重污染天氣發(fā)生的原因，明晰石家莊市春節(jié)期間大氣污染物的組成和污染來(lái)源，以期為今后有效科學(xué)地調(diào)控石家莊市特別是春節(jié)期間的大氣環(huán)境提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1監(jiān)測(cè)地點(diǎn)與時(shí)間

SPAMS的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)位于石家莊世紀(jì)公園電視塔-大氣梯度監(jiān)測(cè)站（東經(jīng)114°31′49″，北緯38°01′11″），測(cè)點(diǎn)離地高度約20 m。該大氣梯度監(jiān)測(cè)站位于石家莊市世紀(jì)公園，坐落于城區(qū)中部，臨近槐安西路高架橋和體育南大街，周邊多為城市綠化景觀及商業(yè)區(qū)。監(jiān)測(cè)時(shí)間為2018年2月14日0：00—2月21日24：00。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

石家莊市是首批按照新《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）[20]監(jiān)測(cè)并發(fā)布環(huán)境空氣質(zhì)量的全國(guó)74個(gè)重點(diǎn)城市之一。國(guó)控、省控環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位均對(duì)PM10，PM2.5，SO2，NO2，CO和臭氧等污染物濃度采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)方式，并實(shí)時(shí)對(duì)外發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。本研究地面大氣污染物濃度資料來(lái)源于2018年2月14日0：00—2月21日24：00石家莊市空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站及單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，文中所使用的氣象資料來(lái)源于石家莊市國(guó)家基本氣象站氣象五參數(shù)數(shù)據(jù)、中央氣象臺(tái)實(shí)況天氣形勢(shì)及歐洲中心提供的氣候預(yù)測(cè)資料。

1.3監(jiān)測(cè)儀器

細(xì)顆粒物的質(zhì)量濃度采用河北先河環(huán)保科技股份有限公司生產(chǎn)的XHPM2000E顆粒物連續(xù)監(jiān)測(cè)儀測(cè)量，空氣樣品通過(guò)SPAMS-0515進(jìn)行測(cè)定，環(huán)境空氣經(jīng)PM2.5切割頭后進(jìn)入SPAMS進(jìn)行分析。

1.3.1工作原理[21-28]

SPAMS通過(guò)對(duì)環(huán)境大氣中單個(gè)細(xì)顆粒物的成分和粒徑大小進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將其特征與儀器內(nèi)置污染源特征譜庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，實(shí)時(shí)得出顆粒物的污染來(lái)源組成情況。氣溶膠顆粒經(jīng)黑色導(dǎo)電硅膠管引入SPAMS后，在空氣動(dòng)力學(xué)透鏡的作用下聚焦成粒子束，進(jìn)入真空測(cè)徑系統(tǒng)。顆粒通過(guò)連續(xù)532 nm激光完成數(shù)濃度統(tǒng)計(jì)及粒徑測(cè)定。隨后氣溶膠粒子到達(dá)電離區(qū)中心被266 nm紫外脈沖激光電離，電離產(chǎn)生的正負(fù)離子信息[29]分別被雙極飛行時(shí)間質(zhì)量分析器檢測(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理后獲得單個(gè)氣溶膠粒子的正負(fù)質(zhì)譜圖。

1.3.2SPAMS數(shù)據(jù)分析[24]

采用單顆粒質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。氣溶膠粒子的分類采用自適應(yīng)共振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法（ART-2a）。利用此方法將整體顆粒物分為6類，分別為元素碳（elemental carbon，EC）、有機(jī)碳（organic carbon，OC）、礦物質(zhì)顆粒（mineral dust， MD）、重金屬元素（heavy metal，HM）、左旋葡聚糖（levoglucosan，LEV）、混合碳（internally mixed organic and elemental carbon，ECOC）。本次春節(jié)期間，此方法研究參數(shù)選擇學(xué)習(xí)效率為0.05，警戒值為0.75，迭代次數(shù)為20，該算法能夠根據(jù)顆粒質(zhì)譜中離子峰的種類及強(qiáng)度自動(dòng)將相似的顆粒歸為同一類[9]。

1.3.3顆粒物來(lái)源解析方法

參照《大氣顆粒物來(lái)源解析技術(shù)指南》[4]，PM2.5來(lái)源解析的常規(guī)方法主要包括源排放清單法、擴(kuò)散模型法和受體模型法等[4]。源排放清單法主要通過(guò)建立污染源清單數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)不同源類排放量進(jìn)行評(píng)估，確定主要源貢獻(xiàn)率。擴(kuò)散模型法基于源排放清單和氣象場(chǎng)，用數(shù)值方法模擬污染物在大氣中的傳輸、擴(kuò)散、化學(xué)轉(zhuǎn)化等過(guò)程，進(jìn)而估算不同源對(duì)受體點(diǎn)的貢獻(xiàn)[30]。受體模型法通過(guò)分析環(huán)境受體大氣顆粒物的化學(xué)組分和物理特性來(lái)推斷各類污染源的貢獻(xiàn)率，應(yīng)用較為廣泛。本文所用的單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀是一種新型分析技術(shù)，可以從單個(gè)顆粒層面上分析顆粒物的特性，能夠檢測(cè)單個(gè)顆粒物的粒徑大小以及其對(duì)應(yīng)的化學(xué)組成[23]。該技術(shù)提高了捕捉灰霾天氣污染特征的時(shí)間效率，分析速度快，避免了樣品特性變化對(duì)最終監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀在顆粒物排放源表征[31]、環(huán)境顆粒物源解析[32]、源譜構(gòu)建[26]等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

結(jié)合石家莊市的能源結(jié)構(gòu)及春節(jié)這一特殊時(shí)期，按照環(huán)境管理需求對(duì)細(xì)顆粒物排放源進(jìn)行分類，將石家莊市細(xì)顆粒物污染來(lái)源歸結(jié)為8類，分別為揚(yáng)塵、生物質(zhì)燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣、燃煤、工業(yè)工藝源、二次無(wú)機(jī)源、煙花燃放和其他。

2結(jié)果分析

2.1春節(jié)期間石家莊市大氣質(zhì)量整體變化規(guī)律

春節(jié)期間即2018年2月15日—21日（除夕至初六），石家莊市共出現(xiàn)Ⅲ級(jí)輕度污染2天、Ⅳ級(jí)中度污染1天、Ⅴ級(jí)重度污染3天、Ⅵ級(jí)嚴(yán)重污染1天，重污染比例為57.1%;同比2017年春節(jié)期間（1月27日—2月2日），Ⅱ級(jí)污染減少1天，Ⅲ級(jí)污染增加2天，Ⅳ級(jí)污染減少1天，重污染比例持平。

2018年春節(jié)期間，PM10質(zhì)量濃度為217 μg/m3，PM2.5質(zhì)量濃度為170 μg/m3，SO2質(zhì)量濃度為47 μg/m3，NO2質(zhì)量濃度為41 μg/m3，CO（95%）質(zhì)量濃度為3.3 mg/m3，O3 -8 h（90%）質(zhì)量濃度為127 μg/m3，綜合指數(shù)為11.37，同比2017年春節(jié)期間PM10下降4.0%，PM2.5上升1.2%，SO2下降51.0%，NO2下降28.1%，CO下降5.7%，O3-8 h上升53.0%，綜合指數(shù)下降8.7%。

2018年春節(jié)期間各項(xiàng)污染物濃度及污染等級(jí)見表1。如表1所示，本次過(guò)程中PM2.5質(zhì)量濃度大幅攀升發(fā)生在15日—16日中午，16日午后到20日中午污染持續(xù)。14日午后PM2.5質(zhì)量濃度處于100 μg/m3以下的較低水平，15日夜間20：00開始大幅上升，16日0：00，PM2.5升至188 μg/m3，15：00質(zhì)量濃度為186 μg/m3，此后出現(xiàn)短時(shí)回落，伴隨小幅波動(dòng)。16日午后開始PM2.5質(zhì)量濃度波動(dòng)上升，17日19：00達(dá)到200 μg/m3以上，19日12：00達(dá)到本次重污染過(guò)程的峰值342 μg/m3，此后波動(dòng)下降，至21日午后本次重污染過(guò)程結(jié)束。

2017年與2018年春節(jié)期間PM2.5小時(shí)質(zhì)量濃度變化對(duì)比情況如圖1所示。

從圖1可以看出，與2017年相比，2018年春節(jié)期間石家莊市的空氣質(zhì)量有了較為明顯的改善。2017年與2018年除夕與初一，PM2.5質(zhì)量濃度均值分別為236 μg/m3與120 μg/m3，2018年下降率達(dá)到49.1%。雖然2018年春節(jié)期間的除夕夜出現(xiàn)PM2.5質(zhì)量濃度的攀升，但未出現(xiàn)2017 年除夕夜爆表的現(xiàn)象。與2017年相比，2018年除夕夜0：00至初一2：00 PM2.5的質(zhì)量濃度小時(shí)均值下降38.0%。

2.2天氣過(guò)程分析

本次污染過(guò)程始于2月15日，2月21日結(jié)束。污染過(guò)程基本可分為污染逐步加重（15日—16日中午）、污染持續(xù)（16日午后—20日中午）和污染消散（20日午后—21日）3個(gè)階段。污染過(guò)程中高層及近地面天氣形勢(shì)見圖2。

2.2.1污染逐步加重階段

15日上午處于高壓控制，下午到夜間地面氣壓場(chǎng)由弱高壓轉(zhuǎn)高壓，導(dǎo)致垂直擴(kuò)散能力較差，污染物濃度有所上升;15日夜間到16日上午，地面為弱氣壓場(chǎng)，同時(shí)受周邊居民燃放煙花爆竹的影響，空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)差，污染物于16日午后開始累積，15：00石家莊AQI值達(dá)到236，PM2.5質(zhì)量濃度達(dá)到186 μg/m3。

2.2.2污染持續(xù)階段

16日午后—19日上午，石家莊持續(xù)重度污染，部分時(shí)段達(dá)到嚴(yán)重污染;16日夜間—17日，500 hPa高空為偏西氣流，地面為低壓擴(kuò)散，垂直方向與水平方向的污染物擴(kuò)散條件均不利，同時(shí)受周邊居民燃放煙花爆竹的影響，空氣質(zhì)量持續(xù)較差;18日—19日上午，高空為偏西氣流，地面氣壓場(chǎng)減弱，地面溫度與850 hPa高空溫度同為-2 ℃，高空與地面出現(xiàn)等溫[33]，污染物垂直擴(kuò)散條件差，不利于污染物濃度的稀釋擴(kuò)散，致使空氣質(zhì)量持續(xù)轉(zhuǎn)差;19日地面氣壓場(chǎng)弱，19日夜間—20日上午，平均風(fēng)速為1.1 m/s[34-35]，平均相對(duì)濕度為75%，疊加前期污染物匯聚累積，空氣質(zhì)量較前期有所加重，其中19日12：00達(dá)到此次污染過(guò)程的峰值，AQI值達(dá)到392，PM2.5質(zhì)量濃度達(dá)到342 μg/m3。

2.2.3污染消散階段

20日午后有4 ℃左右的降溫[33]，西部有零星小雪，21日500 hPa高空為槽底，隨著邊界層的抬升，污染擴(kuò)散條件稍有好轉(zhuǎn)，持續(xù)污染過(guò)程有所緩解;21日13：00開始空氣質(zhì)量得到明顯改善，石家莊AQI值為72，空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)為良。

從氣象歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)和重污染天氣的統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看，類似本次過(guò)程的氣象條件在秋冬季常出現(xiàn)在石家莊。這種氣象條件下，石家莊市會(huì)呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：一是污染加重迅速;二是污染程度較重;三是污染持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)?？梢娛仪f市秋冬季的氣象條件不利于大氣中污染物的擴(kuò)散。

2.3基于SPAMS污染特征分析

2.3.1顆粒物來(lái)源解析

2月14—21日細(xì)顆粒物來(lái)源解析結(jié)果見圖3。其中首要污染源為工業(yè)工藝源，貢獻(xiàn)率為26.2%;第二大污染源為燃煤，貢獻(xiàn)率為24.1%;第三大污染源為機(jī)動(dòng)車尾氣，貢獻(xiàn)率為21.9%;燃放煙花爆竹的貢獻(xiàn)率為3.6%。

根據(jù)圖3及單顆粒質(zhì)譜在線源解析小時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果（見圖4）發(fā)現(xiàn)以下特征。

1）此次污染過(guò)程中工業(yè)源和燃煤源的貢獻(xiàn)最高，二者貢獻(xiàn)率之和占到50%左右。工業(yè)工藝源包含了化工、金屬冶煉等工藝過(guò)程排放的顆粒;燃煤源包含了燃煤電廠、鍋爐等排放的顆粒。在污染前期（15—16日），兩類源的貢獻(xiàn)率變化較小，一直保持在25%左右的水平。隨著污染的進(jìn)一步加重，工業(yè)源和燃煤源的貢獻(xiàn)波動(dòng)上升，先后在17日和21日上升至30%以上。污染過(guò)程結(jié)束后，工業(yè)源的貢獻(xiàn)降低至20%，燃煤源的貢獻(xiàn)仍保持在30%以上。這主要是由于雖然在2017年主城區(qū)已完成無(wú)散煤化整改，鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分實(shí)施了煤改氣、煤改電，但鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村中除去大部分煤改氣、煤改電的區(qū)域外，其他住戶仍采用燃煤的方式取暖，春節(jié)期間，城市人口大量離開，市區(qū)的散煤燃燒排放量下降，但是小區(qū)的集中供暖并沒(méi)有停止，集中供暖鍋爐的排放并沒(méi)有減少;另一方面，在大量外地務(wù)工人員返鄉(xiāng)后，周邊地區(qū)農(nóng)村居民的供暖面積增加，供暖需求加大，從而致使燃煤需求量劇增，因而農(nóng)村未進(jìn)行煤改氣、煤改電的居民燃煤排放量增加，這些因素導(dǎo)致燃煤仍舊成為污染源中比例較高的一項(xiàng)。

2）2月15日，PM2.5濃度出現(xiàn)先降后升的較大波動(dòng)，煙花爆竹燃放的貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，從上午10：00之前的不足1%增加至夜間的5%以上，最高貢獻(xiàn)率6.7%出現(xiàn)在除夕夜間19：00。煙花爆竹集中燃放時(shí)段15日23：00—16日2：00，燃放煙花爆竹貢獻(xiàn)率一直維持在4%，左右并未出現(xiàn)大幅上升。在16日—21日的重污染期間，煙花爆竹燃放貢獻(xiàn)率始終保持在2%以下。由此可見，石家莊市春節(jié)期間對(duì)于煙花爆竹的禁燃限放措施起到了較好的效果。

3）在PM2.5濃度的不斷攀升過(guò)程中，二次無(wú)機(jī)源的貢獻(xiàn)持續(xù)升高，貢獻(xiàn)率從2月16日凌晨的10%上升至18日—19日重污染時(shí)段的20%以上，最高達(dá)到25.6%。隨著22日污染程度的逐漸緩解，二次無(wú)機(jī)源的貢獻(xiàn)降至5%左右。二次無(wú)機(jī)源是指質(zhì)譜圖中只含有硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等二次離子成分的顆粒物，該類型顆粒物可以在一定程度上反映大氣二次反應(yīng)的強(qiáng)度。由此可見，春節(jié)期間重污染時(shí)段發(fā)生了較為明顯的二次反應(yīng)。

4）除夕作為闔家團(tuán)圓的傳統(tǒng)節(jié)日，出行車輛大幅減少，在除夕夜間的污染峰值期間，機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)于細(xì)顆粒物的貢獻(xiàn)僅為15%。此后隨著假期走親訪友出行需求的增加，機(jī)動(dòng)車尾氣的貢獻(xiàn)率上升至20%以上，最高達(dá)到25.5%。這主要由于除夕大部分單位放假、休業(yè)、停產(chǎn)，公路貨物運(yùn)輸大幅下降，大型車輛往來(lái)顯著減少，但假期期間春運(yùn)返鄉(xiāng)及旅游出行量明顯增加，公路客運(yùn)繁忙，柴油客車及汽油私家車的排放量有所增加，致使機(jī)動(dòng)車尾氣呈現(xiàn)并未下降反而增加的趨勢(shì)。

2.3.2顆粒物來(lái)源解析

細(xì)顆粒物成分占比見圖5。從圖5可以看出，2月14—21日細(xì)顆粒物的主要成分為有機(jī)碳，占比達(dá)54.6%;其次為元素碳，占比為26.7%;混合碳位居第三，占比為15.7%。有機(jī)碳與燃煤源的相關(guān)性相對(duì)高，元素碳與尾氣源的相關(guān)性相對(duì)高。

選取監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)的優(yōu)良天氣和重度以上污染天氣的細(xì)顆粒物成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比（見圖6）。從圖6可以看出，春節(jié)期間的重污染過(guò)程中，有機(jī)碳、元素碳和混合碳3類主要成分的占比沒(méi)有明顯的變化，變化較為突出的為重金屬和礦塵顆粒，分別由優(yōu)良天氣下的0.9%和0.6%增加至重污染天氣時(shí)的1.4%和2.7%。這與燃放煙花爆竹密切相關(guān)。爆竹的主要成分是黑火藥，含有硫磺、木炭粉、硝酸鉀，有的還含有氯酸鉀。制作閃光雷、電光炮、煙花炮、彩色焰火時(shí)，還要加入鎂粉、鐵粉、鋁粉、銻粉及無(wú)機(jī)鹽，加入鍶鹽火焰呈紅色、鋇鹽火焰呈綠色、鈉鹽火焰呈黃色。

3結(jié)論

重污染天氣的應(yīng)對(duì)舉措是秋冬季大氣防治攻堅(jiān)任務(wù)的重中之重，石家莊市先天不利的自然區(qū)位和氣象條件，致使大氣環(huán)境容量脆弱，需要石家莊市采取力度更大的管控和減排措施，盡最大努力降低本地基準(zhǔn)污染量和濃度，才能達(dá)到實(shí)現(xiàn)污染削峰的目的。通過(guò)分析春節(jié)期間石家莊市空氣質(zhì)量狀況及SPAMS污染特征，可得出以下結(jié)論。

1）與2017年相比，2018年春節(jié)期間石家莊市的空氣質(zhì)量有了明顯改善。雖然2018年除夕夜間出現(xiàn)PM2.5質(zhì)量濃度的攀升，但并未出現(xiàn)2017年除夕指標(biāo)爆表的現(xiàn)象。春節(jié)期間發(fā)生的重污染過(guò)程中，地面持續(xù)處于低壓幅合，邊界層低，逆溫現(xiàn)象嚴(yán)重。在這種氣象條件下，本次污染過(guò)程有如下特點(diǎn)：一是污染加重迅速;二是污染程度較重;三是污染持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

2）根據(jù)SPAMS污染特征分析來(lái)看，春節(jié)期間發(fā)生的重污染過(guò)程中，燃煤和工業(yè)工藝源累積，二次轉(zhuǎn)化加劇，且隨著PM2.5質(zhì)量濃度的攀升，細(xì)顆粒物中重金屬和礦塵顆粒占比有一定的增加，二次無(wú)機(jī)源和煙花源的貢獻(xiàn)變化較為突出，但未出現(xiàn)大幅上升，空氣質(zhì)量也未出現(xiàn)爆表，說(shuō)明對(duì)于煙花爆竹的禁燃限放措施起到了較好的效果。

筆者利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀對(duì)春節(jié)期間的細(xì)顆粒物化學(xué)組成進(jìn)行了分析，并結(jié)合空氣質(zhì)量狀況及氣象條件等對(duì)重污染天氣成因進(jìn)行了推定。但由于重污染過(guò)程中SPAMS是從較高的顆粒物濃度中捕獲樣品，因而對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。建議SPAMS廠家通過(guò)對(duì)儀器捕獲樣品裝置的優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)在定量分析方面的準(zhǔn)確性和可靠性。

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