【摘 要】
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西安作为汾渭平原的中心城市,近20年来随着经济和社会快速发展,大气污染备受关注,尤其秋冬季大气PM2.5为首要污染物的重污染事件频发。为深入了解自2003年以来西安秋冬季大气污染特征演变趋势及主要污染排放源贡献变化,尤其是在城市区域化石燃料燃烧源,包括燃煤和机动车是很重要的人为排放源,化石源不仅排放一次颗粒态污染物,还排放气态前体物及水汽等,都会对大气污染产生一定的影响。因此,本论文选择了2003
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所)
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西安作为汾渭平原的中心城市,近20年来随着经济和社会快速发展,大气污染备受关注,尤其秋冬季大气PM2.5为首要污染物的重污染事件频发。为深入了解自2003年以来西安秋冬季大气污染特征演变趋势及主要污染排放源贡献变化,尤其是在城市区域化石燃料燃烧源,包括燃煤和机动车是很重要的人为排放源,化石源不仅排放一次颗粒态污染物,还排放气态前体物及水汽等,都会对大气污染产生一定的影响。因此,本论文选择了2003-2004年,2013-2014年和2019-2020年三个秋冬季PM2.5及其化学全组分开展工作,系统获得三个阶段秋冬季大气PM2.5关键化学组分变化及化石燃料燃烧源等来源贡献特征。为理解西安市不同区域秋冬季大气污染形成和消除过程,选择5个站点,包括高新、陕科大、交大、陕师大和沣东新城于2019-2020年秋冬季分别采集PM2.5样品,并对PM2.5化学全组分进行分析,获得关键化学组分浓度水平,并利用PMF受体模型对西安市秋冬季PM2.5污染来源进行定量解析,同时结合高分辨率在线观测数据,获得西安秋冬季主要污染事件的污染过程特征及消除过程。结果发现,西安市2019-2020年度秋冬季PM2.5浓度及其主要化学组成,在空间分布上无显著差异,各站点碳组分OC和EC相关系数较高（0.8-0.9）,OC/EC比值在2.1-2.6之间,表明西安秋冬季PM2.5碳组分来源相对稳定,OC、EC可能具有相似排放源;5个站点中水溶性离子NO3-、SO42-和NH4+占总离子浓度的百分比为87%-90%,其中硝酸盐浓度最高,西安秋冬季PM2.5总体呈中性;各站点元素分析表明Al、Si、Fe、Ca、S、Cl和K元素含量丰富,占PM2.5中元素含量约为84%,在所有重金属中,Zn、Pb的含量最高,Si、Ca、Ti、Al主要来源于地壳,Cu、As、Zn、Pb、Br、Cl、S、Se明显受到人为活动的影响;西安市秋冬季有机组分对PM2.5贡献最显著。通过对西安市2003-2004年、2013-2014年、2019-2020年秋冬季大气PM2.5组分数据进行分析,发现近20年来,三个年度的PM2.5平均质量浓度分别为215.0μg·m-3、181.4μg·m-3和75.7μg·m-3,PM2.5浓度值呈大幅下降趋势。有机物占比最大且占比变化较小（～30%）;硝酸盐占比升高显著（～9%升至～21%）;组分占比呈明显下降趋势的为粉尘（～20%降至～9%）和硫酸盐（～15%降至～10%）。PMF源解析结果显示,西安秋冬季PM2.5主要来源为化石燃料燃烧源（包括燃煤源和机动车源）、生物质源、扬尘源、工业源和二次污染源。近20年各污染源贡献占比最大为二次源,并呈升高趋势;化石燃料燃烧源贡献仍然较高（～30%,2013-2014年）;扬尘源和生物质燃烧源贡献呈下降趋势;因疫情防控,机动车源贡献在2019-2020年度秋冬季占比较低。针对西安大气PM2.5污染的特征及来源演变,应加强产业结构、能源结构、交通运输结构和用地结构调整,尤其加强秋冬季化石燃料燃烧源和生物质燃烧源管控,加快推进清洁能源取暖工作,进一步强化区域联防联控,持续改善区域空气质量。
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