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南京港大气PM10污染特征与一次组分来源解析研究

更新时间:2009-03-28

0 引言

大气颗粒物污染是目前我国最为突出的大气环境问题[1]。大气颗粒物,尤其是粒径较小的气溶胶,如可吸入颗粒物PM10,是一种复合型污染物。其组成既包括污染源直接排放到大气中的EC、一次有机碳、重金属等一次污染物,也包括前体物(如SO2、NOX、VOCS等)在大气中通过复杂化学反应生成的二次组分(如硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及二次有机气溶胶等)[2]。研究发现,长期接触大气颗粒物可对人体健康造成诸多不利影响[3-5]。由于大气颗粒物可吸收或散射太阳光,因此可降低大气能见度[6],并对气候变化产生影响[7]。研究大气颗粒物化学组成,分析其来源与贡献,可为颗粒物污染防治方案的制定提供重要科学依据。

目前,我国的学者针对大气颗粒物已开展了较多的研究,这些研究主要集中在城市区域[8-10],对港区尤其是内河港区的关注与研究则较少。另一方面,随着我国经济的发展,船舶运输业得到迅猛发展,主要港口吞吐量由2000年的12.56亿吨增长到2015年的78.46亿吨,增长率超过了500%[11,12]。航运业的迅猛发展带来更多船舶污染物的排放。随着我国大气污染防治工作的深入开展,船舶排放与控制逐渐引起重视。港区作为受船舶直接影响的陆地区域,目前的大气颗粒物污染特征尚不明确,船舶排放对周边大气颗粒物的影响不清楚。

正如有的学者所言,“刑事政策的终极目的是维护社会秩序,也即强调构成社会的个人和集团之间的调和、安定并促进社会的发展。”[5]刑事立法政策作为一项公共政策,其反映的是政府机构与其周围环境之间的关系,公民意志作为众多关系中的重要一环,对于一项刑事立法政策是“良策”还是“恶策”具有决定性的影响。刑事立法政策要做到调和社会关系、维持社会秩序就必须适度接纳民意。

南京港是亚洲最大内河港口之一、主枢纽港和对外开放一类口岸,是我国沿海主要的港口,也是长江流域水陆联运和江海中转的枢纽港。2016年,南京港货物吞吐量突破1亿吨,集装箱吞吐量突破300万标箱。本文选取南京港作为研究区域,通过开展大气PM10采样与组分分析,研究港区大气颗粒物化学组成与污染特征,解析一次大气颗粒物的污染来源,探究船舶排放对港区大气PM10的贡献,为港区空气质量改善与船舶排放控制提供科学依据。

由于地域风情的迥异,与家乡不同的自然与物质文化环境给留学生带来了最直接的地方感知,在相互作用下,形成了留学生对地方气候、设施、饮食等的满意度;良好的社交环境可以带来美好的回忆,留学生与社交环境的正向作用,可以使其产生对地方的依恋之情;随着时间的推移,留学生对地方功能(高校的教育功能、城市的生活功能等)的体验加深,能够不断形成和增进留学生的地方认同。因此,地方满意度、地方依恋和地方认同是留学生地方感的3个维度。

1 研究方法

1.1 实验方法

1.1.1 样品采集

为研究港口区域空气质量及船舶排放的环境影响,本研究的采样点位选择位于南京港第四港务公司附近。采样口离地面的高度约为10 m。采样仪器选用双通道大气颗粒物采样器,利用PM10切割头采集大气PM10样品,流量为16.7 L/min。采样膜选用石英滤膜与特氟龙滤膜进行同步采样,分别用于碳质组分-OC/EC分析与元素、离子组分分析,采样膜直径为47 mm。采样时间分别选择在夏季与冬季的代表时段开展,夏季代表时段为2014年的7月13日—7月27日,冬季代表时段为2015年的1月22日—2月5日。

样品采集前后,将大气颗粒物采样膜放入恒温恒湿(温度:20±5℃,湿度:40±2%)洁净室48小时进行处理,以保证前后条件的一致性并减少误差。采样膜用精密电子天平(型号:Sartorius TB-215D,精度:0.01 mg)进行称量,记录采样膜重量。称重完毕后,将大气颗粒物样品放入聚四氟乙烯塑料袋包好密封,置于4℃冰箱内保存。

1.1.2 样品分析

分别采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS,7 500 a,Thermo)与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)技术对样品中As、Se、Cr、Sb、Zn、 Sr、 Pb、 Ni、 Co、 Cd、 Fe、 Mn、 Mg、 V、Ca、Cu、Ti、Sc、Eu、Al、Ce、Na和S等元素的含量进行成分分析。利用瑞士万通的离子色谱仪(861 Advanced Compact IC) 对样品中 NO3-、SO42-、NH4+、Na+等离子的含量进行分析。利用热/光碳分析仪(DRI,Model 2001)对有机碳(Organic carbon,OC)、元素碳(Elemental carbon,EC)的质量浓度进行分析。一次有机碳(POC)和二次有机气碳(SOC)通过OC/EC的最小比值法估算获得(公式(1)、(2))[13]。进一步将有机碳乘以常用的系数1.6得到有机气溶胶(POA和SOA)的浓度[14]。为保证采样与分析结果的准确性,在样品采集、分析以及数据处理等环节均采取严格的质量控制。

 

1.2 颗粒物来源解析方法

颗粒物来源解析方法主要有受体模型法(如正矩阵因子分解法PMF、化学质量平衡法CMB、主成分分析方法(Principal Component Analysis,PCA))和数值模拟法等[15-17]。受体模型模型法常用于大气中一次污染物的来源解析。受体模型中,CMB需要同时获得大气中颗粒物的详细化学组分和不同污染源的颗粒物化学组成;PCA相对于CMB与PMF更容易操作,其优势是不需事先了解污染源的数目和组成,利用数理统计手段从环境样本数据中提取有关污染源类型及数目的相关信息。本研究采用主成分分析方法(PCA)对南京港大气PM10中的一次组分进行了来源解析研究。其原理是一种统计方法,将一些具有复杂关系的PM10及其化学组成样品归结为几个综合因子(来源),这些因子可反映PM10样品的大部分信息。综合因子的个数反映了解析得到的污染物来源个数;对于具体的因子,可根据不同因子(化学组分)载荷的大小,定性判断综合因子的污染源归属。目前该方法已在大气颗粒物来源解析中得到了较为广泛的应用[18,19]

2 结果与讨论

2.1 PM10浓度特征

(2)夏、冬两季南京港大气PM10中的SIA浓度分别为25.4µg/m3与40.8µg/m3,占比分别为28.9%与37.1%。夏季NO3-最高(11.2µg/m3),冬季则是SO42-最高(16.6µg/m3)。冬季SIA浓度整体高于夏季。

 

表1 南京港区采样期间PM10浓度Tab.1 The PM10 concentration in Nanjing Port during the sampling time

  

浓度 最大值 最小值季节超标率μg/m3夏季88.1±31.9159.038.06.7%冬季136.9±76.8281.043.042.9%

根据我国2012年修订的《环境空气质量标准》(GB3095-2012),PM10的日均质量浓度二级标准限值为150µg/m3,采样期间,南京港区夏季超标率6.7%,冬季超标率为42.9%。其中夏季、冬季PM10日均质量浓度最高值分别为159.0µg/m3、281.0µg/m3,是PM10日均质量浓度二级标准限值的1.1、1.9倍。

综上所述,南京港区冬季一次PM10的主要来源有5大类:土壤尘、燃煤、机动车与冶金、海盐和船舶排放,贡献率分别是32.6%、22.6%、21.6%、7.1%和6.8%。

2.2 离子与碳质组分组成特征

2.2.1 二次无机离子组成特征

二次无机离子(Secondary inorganic aerosol,SIA)主要包括SO42-、NO3-与NH4+。采样与离子色谱分析结果显示,采样器件,夏、冬两季南京港大气PM10中的SIA浓度分别为25.4µg/m3与40.8µg/m3,分别占到了总PM10的28.9%与37.1%。与大气PM10污染成因相似,冬季较高的SIA浓度可能与静稳性天气较多、污染物垂直与水平扩散能力较弱以及偏东/东南的主导风向容易将江苏东部、上海等地的污染物输送到南京有关。此外,我国南方冬季的高湿度也会促进二次离子(硫酸盐、硝酸盐)前体物(SO2、NOX)的转化。

  

图1 南京港夏冬季节二次无机粒子浓度与比例Fig.1 Concentration of secondary inorganic particles in PM10 in Nanjing Port

三种无机离子中,夏季NO3-最高(11.2µg/m3),占到了大气PM10的12.8%,其次是SO42-,占比为10.0%;冬季则是SO42-最高(16.6µg/m3),占比为15.1%,NO3-次之,占比为11.5%。冬季SO42-浓度要高于夏季,这可能是由于冬季采暖对电量的需求较大,发电量的增多导致燃煤消耗加大,排放的SO2更多,使得向SO42-的转化量增大。此外,冬季的NO3-浓度也要高于夏季,这是由于NO3-主要以NH4NO3的形式存在于大气中,其热稳定性较差,夏季大气温度较高,不利于NO3-的稳定存在;而冬季温度相对较低,有利于NO3-的稳定存在[16,17]

2.2.2 碳质组分组成特征

大气颗粒物中的含碳组分主要包括元素碳(EC)、一次有机气溶胶(POA)与二次有机气溶胶(SOA)。夏季南京港区大气PM10中的碳质组分(EC+POA+SOA)总浓度为21.5µg/m3,与夏季相比,冬季的碳质组分浓度明显增大,为43.7µg/m3。夏、冬两季碳质组分分别占到了总PM10的24.4%与39.7%。进一步分析发现,夏、冬两季碳质组分的差异主要来自于一次含碳组分(EC、POA),其中EC浓度分别为2.9µg/m3与5.1µg/m3,与夏季相比,冬季增长78.3%。POA的增长更为明显,由夏季的10.2µg/m3增长为冬季的28.7µg/m3,增长了约1.8倍。一次碳质组分主要来自燃烧源,冬季一次碳质组分的明显增加与冬季燃煤的大量增加有关。与一次气溶胶相比,二次有机气溶胶在冬季和夏季的差异不大,冬季略高于夏季,浓度分别为9.9µg/m3与8.4µg/m3。可以发现,有机气溶胶中,以一次气溶胶为主,夏季与冬季POA占比分别为54.8%与74.4%,SOA占比夏季相对较高,冬季较低,分别为45.2%与25.6%。南京港区夏季SOA的占比接近北京,但冬季明显低于北京(45%~50%),说明南京港区夏季碳质组分的二次污染与北京相近,但冬季要低于北京。根据大气颗粒物中POC/EC的比值可大致判断其碳质组分来源。

肠息肉属于结肠与直肠隆起型病变,临床中将息肉分为增生性息肉、腺瘤样息肉、炎症性息肉、淋巴性息肉、幼年型息肉以及家族性息肉,其中临床最为多见的为腺瘤样息肉,临床认为腺瘤样息肉属于癌前病变,发展模式为增生性息肉转化为管状腺瘤,之后转化为绒毛状腺瘤,最终转化为早期癌或是浸润癌,此过程通过大量临床研究显示时间为8年到10年,所以在此期间需要及时并且有效的将息肉切除,避免肠癌的出现[1]。本文回顾性分析我院在以往2年之内所接诊的肠息肉患者资料50例,所选50例患者全部接受结肠镜下息肉切除术治疗,根据患者的实际病情为其提供对症处理,总结50例患者的治疗效果,现做如下汇报。

  

图3 南京港夏冬季节碳质组分浓度与比例Fig.3 Concentration of carbonaceous components in PM10 in Nanjing Port

文献调研结果显示,机动车尾气、燃煤、木材燃烧、生物质燃烧排放OC/EC比值范围分别约为1.0~ 4.2、1.0~ 3.5、16.8~ 40.0、7.7[20,21],南京港区夏、冬两季POC/EC的值分别为2.2和3.5,与尾气排放和燃煤相近,说明该地区大气PM10中的碳质组分受机动车尾气与燃煤的共同影响。

她拎着东西一步一步从阁楼上爬下来时,叶之容正站在底下看着她,呆呆地问:“怎么不在家里住?太晚了,不安全……”

2.3 一次PM10来源解析

结果显示,南京港区冬季PM10主要污染来源也有5类,共解释了总变量的90.8%。第一因子中元素Mg、Al、Ca、Mn、Fe 载荷较高,分别为 0.928、0.951、0.911、0.898、0.800,Mg、Al、Ca、Mn、Fe为地壳元素,可能来源于土壤尘。因此,因子一代表了土壤尘源,贡献率为32.6%。第二因子中元素S、Pb载荷较高,S、Pb是燃煤特征组分,贡献率为22.6%。第三个因子中元素Cr、Ni、Cu、Zn载荷较高,分别为0.764、0.906、0.909、0.723,Cr、Ni是汽车尾气特征元素,是机动车排放的特征元素,Cu、Zn是金属冶炼特征元素,贡献率为21.6%。第四个因子中Na+载荷较高,Na+为海盐特征组分,来源于海盐排放,贡献率为7.1%。第五个因子中元素V载荷较高,V是船舶排放特征元素,来源于船舶,贡献率为6.8%。

2.3.1 夏季一次PM10来源解析

表2展示了PCA分析得到的南京港区夏季因子及载荷结果。解析结果显示,南京港区夏季PM10污染物源中主要有5类,共解释了91.9%的总变量。第一因子中元素Mg、Al、Ca、Ti载荷较高,分别为0.695、0.656、0.949、0.874,Mg、Al、Ca为地壳元素,可能来源于土壤尘,贡献率为33.4%。第二因子中元素S、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb载荷较高,分别为 0.647、0.962、0.809、0.675、0.624、0.902。S、Pb是燃煤特征元素,Mn、Fe、Cu、Zn是金属冶炼特征元素,贡献率为27.5%。第三个因子中Cr、Ni载荷较高,Cr、Ni是汽车尾气特征元素,是机动车排放的特征元素,贡献率为18.9%。第四个因子中元素V载荷较高,V是船舶排放特征元素[22],因此,可能来源于船舶,贡献率为6.3%。第五个因子中Na+载荷较高,Na+为海盐特征组分,因此可能来源于海盐排放,贡献率为5.7%。

 

表2 夏季PM10主成分分析结果Tab.2 PCA results for PM10 in summer

  

因子负荷变量Mg Al S Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Pb Na+方差贡献累积贡献2 345 1 0.695 0.656 0.409 0.949 0.874-0.163-0.148 0.072 0.392-0.023 0.375 0.034-0.003-0.113 33.4 33.4 0.549 0.122 0.647 0.615 0.356 0.473-0.891 0.962 0.809-0.115 0.675 0.824 0.902-0.101 27.5 60.9 0.303 0.671 0.156 0.400 0.171 0.021 0.615 0.206 0.287 0.741 0.515 0.477 0.052 0.010 18.9 79.8 0.160 0.249-0.022 0.153 0.000 0.719 0.233-0.126 0.046 0.283 0.212-0.081-0.024-0.024 6.3 86.1-0.131-0.142-0.163-0.150-0.040-0.024-0.094-0.027-0.102-0.023 0.129 0.011-0.052 0.980 5.7 91.9

综上所述,南京港区夏季一次大气PM10的主要来源有5大类:土壤尘、冶金与燃煤、机动车、船舶排放和海盐,贡献率分别是33.4%、27.5%、18.9%、6.3%和5.7%。

2.3.2 冬季一次PM10来源解析

表3展示了PCA分析得到的南京港区冬季因子及载荷结果。

 

表3 冬季PM10主成分分析结果Tab.3 PCA results for PM10 in autumn

  

因子负荷Mg Al S Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Pb Na+方差贡献累积贡献2345 0.928 0.951-0.073 0.911 0.287 0.108 0.860 0.898 0.800-0.136 0.145 0.509 0.555-0.232 32.6 32.6 0.169 0.023 0.904 0.264-0.245 0.107 0.031 0.238-0.111-0.202-0.093-0.171 0.656 0.109 22.6 55.2-0.035-0.076-0.231-0.069 0.868-0.070 0.764 0.259 0.545 0.906 0.909 0.723-0.208-0.260 21.6 76.8-0.056-0.107 0.019 0.037-0.092 0.052-0.045-0.088-0.131-0.228-0.029 0.328 0.372 0.900 7.1 83.9 0.236-0.019 0.139 0.161 0.018 0.971-0.220 0.123 0.073-0.145-0.036 0.130 0.088 0.049 6.8 90.8

为进一步量化不同排放源对南京港大气颗粒物的影响,基于大气PM10采样与部分一次组分(元素、部分离子)分析数据,利用主成分分析(PCA)方法分别对夏季与冬季一次PM10的来源开展了解析与分析研究。

《办法》将“重大税收违法案件”修改为“重大税收违法失信案件”。国家税务总局解读说,主要考虑本《办法》是对税收违法失信行为进行惩戒的重要制度,增加“失信”二字更能体现这一特点,同时各部门的“黑名单”制度多采用“失信”表述,修改后更为统一,便于部门衔接。

[1]Lang Jian-lei,Zhang Yanyun,Zhou Ying,Cheng Shuiyuan,Chen Dong-sheng,Guo Xiurui,Chen Sha,Li Xiaoxin,Xing Xiaofan,Wang Haiyan. Trends of PM2.5 and Chemical Composition in Beijing,2000–2015[J].Aerosol and Air Quality Research,2017,17:412-415.

对比夏、冬两季的PM10来源结果可以发现,土壤尘是南京港区一次PM10的主要贡献源,平均贡献率为33.0%;其次是燃煤;由于靠近东海,海盐也有一定的贡献,贡献率为6.4%;船舶排放贡献约为6.6%。冬季的海盐与船舶排放贡献略高于夏季,这可能与冬季盛行东风及东南风更易于将沿海的船舶与海盐离子输送到南京有关。

由表5和表6可知,改造前,净化尾气中H2S在0~8μL/L;而改造后,净化尾气H2S未检测出,从而降低了H2S对尾气SO2排放的影响,即降低了烟气中SO2生成和排放。可见在改造后,吸收塔对H2S的吸收效果优于改造前的吸收效果。

3 结论

综上所述,本研究得到以下结论:

ICME-14少数民族数学教育卫星会议不仅是对中国少数民族数学教育所取得成就的宣传,更是中国少数民族数学教育工作者学习国外,尤其是发达国家的民族数学教育理论体系和民族教育经验,将中国少数民族数学教育与国际民族教育相结合,提升中国少数民族教育研究水平的重要平台.ICME-14少数民族数学教育卫星会议组织委员会主席宋乃庆、秘书长陈婷及中国少数民族数学教育专家代钦、吕世虎等共同呼吁中国广大少数民族数学教育的研究者和工作者们把握交流个人研究成果,宣传中国少数民族数学教育成就的机会,积极报名,踊跃参与大会或分组论坛报告.

表1给出了采样期间南京港区大气PM10浓度情况。采样期间南京港冬季大气PM10平均质量浓度明显高于夏季,两个季节的PM10平均浓度分别为88.1±31.9 µg/m3、136.9±76.8 µg/m3,是国家标准的0.59倍和0.91倍。这可能由于以下原因造成:从扩散条件上看,夏季的大气边界层高度高于冬季,冬季逆温与静稳性天气出现频率高于夏季,导致冬季污染物的垂直方向扩散能力较弱,易于污染物的本地积累;夏季的平均风速(2.85 m/s)也略高于冬季(2.50 m/s),使得夏季污染物水平方向扩散能力强于冬季;夏季降雨明显高于冬季,使得夏季的湿沉降作用更为明显,在一定程度上利于污染物浓度的降低。此外,冬季盛行偏东、东南风,容易将长三角地区的污染物传输至南京港,加重南京的空气污染。

阿东带着阿里在店门口晒着冬衣。阳光下两兄弟脸上都挂着笑容。老巴坐在店里望着他们。他忧心忡忡,不知怎么解决阿里的哀乐。阿东一大早已经跟他说了,绝对不能不让阿里放哀乐。但是,邻居们的投诉,又如何办?他脑子里转了无数主意,甚至连卖房子搬家都想了,却没有想出一个合适的。

其次,在农产品对外贸易中都是使用国际标准语言,这种语言在使用过程中不会出现口语化情况,也不会造成误差。另外,农产品对外贸易交流中必须尊重对方,必要时可以使用语言交流技巧,在不损伤我方企业利益的情况下,促成双方贸易交易成功。

(3)冬季南京港区碳质组分浓度明显高于夏季,浓度分别为43.7µg/m3与21.5µg/m3,占比分别为24.4%和39.7%。冬季的高浓度主要来自于一次碳质组分的升高。SOA占比夏季明显高于冬季。

(4)南京港区夏、冬季大气一次PM10来源相似,主要为土壤尘、冶金、机动车、燃煤、海盐与船舶,土壤尘最高,约为33.0%,海盐与船舶贡献分别约为6.4%和6.6%。冬季的海盐与船舶排放贡献略高于夏季。

参考文献:

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关于《西窗》,有人顺口就说出《夜雨寄北》,也有人追问为什么是西窗?或许,我笔下的西窗之情,想表达的是一份饱含古意之美的诗情,是一份萦绕着忧思之美的惆怅,是亘古不变的人情与人性。

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其中优化交通功能的主要任务就是优化平面交叉口的设计,加强出入口的布置。而本案例就是其中一个重要的交叉口;大明路-永乐路交叉口。道路的基本情况如下:

(1)南京港区夏、冬季节采样期间PM10浓度分别为88.1± 31.9µg/m3、136.9± 76.8µg/m3,分别为标准的0.59倍和0.91倍。冬季污染明显重于夏季。

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(2)80和100℃条件下和磺化钻井液相比较,HTHP失水相差不大,但在120℃高温条件下HTHP失水相对偏高,高温能力不如磺化处理剂;

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王征,张卫,刘瑛,秦翠红,彭传圣
《交通节能与环保》 2018年第02期
《交通节能与环保》2018年第02期文献

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