陈诚,杨栋森,任华荣,等.泰州市2021年四季大气细颗粒物污染特征及来源解析[J].大气与环境光学学报,2026,21(3):455-469.
CHEN Cheng,YANG Dongsen,REN Huarong,et al.The pollution characteristic and source apportionment of atmospheric fine particles seasonal variation in Taizhou 2021[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics.2026,21(3):455-469.
近十年来，我国在大气污染治理领域不断加强力度，推动各地大气颗粒物（如PM2.5、PM10）和 SO₂、NO等气态一次污染物浓度持续下降。然而，大气颗粒物中的二次气溶胶占比明显升高，以臭氧污染为代表的二次污染问题日益突出。基于“十四五”规划明确的空气质量持续改善目标，因地制宜地开展PM2.5污染特征与来源解析研究，对实现精准减排、提升区域协同防治效果具有重要意义。
泰州市位于江苏省中部，既是苏中地区长江航道的枢纽城市，又是工业发达、产业发展规模较大的工业化集中区。针对长江三角洲地区大气污染的研究已在多个地区展开，但大气污染空间差异性明显，对不同城市背景的颗粒物来源认识尚不统一，且缺乏针对泰州市本地细颗粒物理化特性及污染来源的系统研究。为全面探明泰州市PM2.5的季节性变化规律及其来源，本研究在2021年至2022年期间连续对泰州海陵区进行膜采样与相关化学组分分析，通过正交矩阵因子分析法（PMF模型）对本地污染源及其贡献比例进行了系统识别，旨在获取具有季节代表性的污染过程规律与来源分布，为进一步制定适用于泰州及类似区域的精细化治理和大气污染防治方案提供重要的本地化依据。
1. 材料与方法
采样地点在泰州市司法局，距离国家空气质量监测站莲花站点直线距离约200 m。采样点被老旧小区环绕，周边微环境以街道为主，具有典型的城区特征。
PM2.5样品采集使用赛默飞 (TSI，Inc.) 2000i型大气颗粒物采样仪。采样时间为2021年1月1日至2022年3月31日，每次采样时长为23 h，固定在当日9时至次日8时之间，每3天采集一次样品。细颗粒物中的水溶性离子组分分析采用瑞士万通离子色谱仪(Metrohm 940) ，有机碳(OC)和元素碳(EC)组分分析采用美国沙漠研究所的有机碳及元素碳分析仪 (DRI 2015)，金属元素组分分析采用德国布鲁克金属元素分析仪 (BRUKER S8 tiger) 。
分析方法采用PMF源解析模型，是一种基于数学计算的溯源分析方法，具有低局限性和高稳定性等特点，被美国国家环保局 (USEPA) 广泛应用于大气颗粒物源解析分析。本研究采用EPA PMF 5.0软件对泰州市细颗粒物膜样品进行来源解析分析。
2. 结果与讨论
（1）污染特征的鲜明季节性规律。泰州市PM₂.₅年均质量浓度呈现春夏低、秋冬高的显著季节特征。这一现象主要由两方面驱动：秋冬季节秸秆焚烧与取暖燃煤活动增加了一次污染物的直接排放；同时，季节性的高浓度气态前体物（NO₂、SO₂）为颗粒物的二次生成提供了关键条件。
图1 采样期间泰州市莲花国控点在线监测数据箱式图
（2）化学组分随季节变化的驱动机制。PM₂.₅的主要成分为有机物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐和矿物组分。冬季主导的低温环境有利于硝酸盐的冷凝增长和非均相化学反应，导致其冬季浓度与占比达全年最高。反之，夏季高温促使硝酸盐分解挥发，使其浓度与占比降至最低；同时夏季强烈的光照和光化学反应显著增强了大气氧化性，促进了硫酸盐与二次有机气溶胶（SOA）的生成，导致夏季有机物与硫酸盐的浓度占比相对升高。这表明，泰州市的PM₂.₅污染与臭氧污染存在复杂的协同作用，提示需要实施针对性的协同管控策略。
图2 细颗粒物质量浓度及各季节化学组成占比图
（3）污染源的精确解析与季节贡献差异。采用PMF源解析模型，识别出泰州市PM₂.₅的六大主要来源（年均占比）：二次源（40.4%）、工业源（13.5%）、燃烧源（15.3%）、扬尘源（14.9%）、交通源（7.9%）和其他源（7.8%）。二次源始终占据主导地位，但其贡献率呈现季节性变化（冬季44.0%最高，夏季36.7%最低），这与硝酸盐的浓度季节变化直接相关。燃烧源在秋冬季节贡献突出，反映了农业燃烧与取暖排放的影响。工业源与扬尘源贡献较为稳定，而交通源与区域传输等其他源贡献占比则相对较低。
图3 不同细颗粒物污染源在不同季节的占比图 (a) 2020年冬季; (b) 2021年春季;
(c) 2021年夏季; (d) 2021年秋季
（4）二次污染是重污染过程的核心推手。对污染最为严重的冬季进行深入对比发现，在污染天（PM₂.₅ > 35 µg/m³）中，二次源的贡献从清洁天的34.2%急剧上升至48.7%。与此同时，扬尘、工业等一次污染源的占比相对下降。这清晰证明，以气态前体物二次转化为代表的二次污染生成过程是导致泰州市PM₂.₅重度污染事件的关键原因。因此，针对NOx、SO₂、VOCs等前体物的减排与控制是未来大气治理的重中之重。
图4 不同细颗粒物污染源在冬季以及冬季清洁天与污染天的占比图 (a) 2020年冬季; (b) 2021年冬季; (c) 2020年冬季清洁天; (d) 2020年冬季污染天
