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user: 3. 结果与分析 3.1. 空气质量分析 如表1所示，2019年7月16日~2019年8月31日，南京市溧水区优良天数为18天，比去年同期降低8天；PM 2.5 均值浓度为21.0 µg·m −3 ，与去年同期(20.0 µg·m −3 )相比增加了5%。 Table 1 Overview of air quality from 16th July to 31st August 2019 and the same period last year 日期 PM 2.5 (µg·m −3 ) PM 10 (µg·m −3 ) O 3−8h (µg·m −3 ) CO(mg·m −3 ) SO 2 (µg·m −3 ) NO 2 (µg·m −3 ) 优良率(%) 2019年7月16日~8月31日 21.0 35.8 142.7 0.655 8.3 12.3 69.6 2018年同期 20.0 40.3 119.3 0.759 7.3 11.9 84.8 同比变化 +5.0% −11.2% 19.6% −13.7% 13.7% 3.4% −15.2 表1. 2019年7月16日~8月31日及去年同期空气质量概况 * * 注：O 3-8h 浓度值为滑动8小时最大值，其余污染物浓度为日均值；CO浓度单位mg·m −3 ，其余污染源浓度单位均为μg·m −3 。 图1为2019年7月16日-2019年8月31日南京市溧水区PM 2.5 和PM 10 质量浓度小时变化趋势，从图中可以看出PM 10 和PM 2.5 质量浓度均呈波动变化趋势，PM 2.5 质量浓度在每日夜间19时~23时时段稍高；PM 10 质量浓度在每日上午7时~9时及傍晚19时~20时时段稍高于其余时段。 图1. 2019年7月16日~8月31日PM 2.5 、PM 10 质量浓度小时变化规律图 3.2. 监测结果分析 3.2.1. 整体颗粒物信息 监测期间获得具有测径信息的颗粒物(SIZE)共14，632，319个，同时有正、负谱图的颗粒(MASS)共1，421，000个。由图2可以看出，SPAMS所测得颗粒物数浓度与实际PM 2.5 质量浓度变化趋势较为一致(相关系数r = 0.62)，说明SPAMS所得颗粒物数浓度在一定程度上可以反映大气细颗粒物的污染状况。 图2. SPAMS数浓度与PM 2.5 质量浓度对比图 3.2.2. 颗粒物成分分析 从图3颗粒物的平均质谱图中可知，监测期间采样点测得的颗粒物中均有较为明显C + 、 C 3 + 、 C 4 + 、 C 5 + 、 C 2 − 、 C 3 − 、 C 4 − 、 C 5 − 等EC的信息(m/z = 12， 36， 48， 60， 120， 132， −24， −36， −48， −60)，同时 NH 4 + (m/z = 18)，OC (m/z = 27/37/43/51/63)， (m/z = 18)，Na + (m/z = 23)，Al + (m/z = 27)，CaO + /Fe + (m/z = 56)， CN − (m/z = −26)， NO 2 − (m/z = −46)， NO 3 − (m/z = −62)， SiO 3 − (m/z = −76)， PO 3 − (m/z = −79)， SO 3 − (m/z = −80)， HSO 4 − (m/z = −97)等离子的信号明显。 图3. 整体颗粒物平均质谱图 利用自适应共振神经网络分聚类方法(Art-2a)对整体颗粒物进行了颗粒物类别成分分类，图4是监测期间的颗粒物成分类别构成，从图中可见本次监测期间颗粒物主要颗粒类别为元素碳(EC)颗粒(47.3%)，其次是有机碳(OC)颗粒(12.3%)，第三为左旋葡聚糖(LEV)颗粒，占比为10.2%，矿物质(MD)、重金属(HM)和富钾(K)颗粒占比分别为8.8%、7.8%、7.4%，混合碳(ECOC)颗粒占比为5.5%。 图4. 颗粒物成分分类饼图 3.2.3. 颗粒物在线源解析结果分析 基于监测结果，参照《大气颗粒物来源解析技术指南》，结合当地的能源结构，利用自适应共振神经网络分类方法(Art-2a)将2019年7月16日~2019年8月31日溧水区细颗粒物污染来源归结为八大类，分别为餐饮、扬尘、生物质燃烧、机动车尾气、燃煤、工业工艺源、二次无机源和其它。从图5中可得细颗粒污染主要来源于机动车尾气源(34.9%)、扬尘源(20.0%)、工业工艺源(10.1%)，其次为燃煤源(8.9%)、二次无机源(7.2%)、生物质燃烧源(3.6%)、餐饮源(2.8%)。分类过程中使用的分类参数为：相似度0.75，学习效率0.05 [ 20 ]。 3.2.4. 源解析贡献小时变化特征 图6为2019年7月16日~2019年8月31日细颗粒物来源占比及数浓度与PM 2.5 质量浓度小时变化图，由图可知，监测期间，PM 2.5 质量浓度整体呈波动变化特征，PM 2.5 平均质量浓度为21.0 μg·m −3 ，质量浓度峰值为51 μg·m −3 ，出现在8月24日21时。 图5. 细颗粒物来源解析饼图 图6. PM 2.5 来源及PM 2.5 质量浓度小时变化图 3.2.5. 重点污染源随风速风向分布情况 结合各污染源占比和数浓度分析污染源的分布情况，如图7所示，图中左图为源类占比分布图，右图为源数浓度分布图，源占比和数浓度同时较高的方位是应予以重点关注的方位。机动车尾气源占比和数浓度高值重合区主要集中在静风天气下或西南、东北风向区域；扬尘源占比和数浓度高值重合区主要集中在静风天气下或东南、东北风向区域；燃煤源占比和数浓度高值重合区主要集中在偏南风向区域；工业工艺源占比和数浓度高值重合区主要集中在静风天气下或东南、偏北风向区域；生物质燃烧源占比和数浓度高值重合区主要集中在东南、东北风向区域。 3.2.6. 细颗粒物浓度增长时段的污染源贡献率 如表2所示： 2019年7月21日，东南风下，PM 2.5 质量浓度从12时19 μg·m −3 逐步升高至22日2时42 μg·m −3 ，主要是由于机动车尾气源、工业工艺源颗粒逐渐累积导致。(机动车尾气源占比从22.7%升高至32.5%， 图7. 重点污染源风速风向分布情况 升高9.8个百分点，数浓度从2393个·小时 −1 升高至7062个·小时 −1 ，增加2.0倍；工业工艺源占比从5.9%升高至8.4%，升高2.5个百分点，数浓度从619个·小时 −1 升高至1830个·小时 −1 ，增加2.0倍)。 2019年7月27日，西南风下，PM 2.5 质量浓度从5时12 μg·m −3 逐步升高至11时31 μg·m −3 ，主要是由于扬尘源、燃煤源、生物质燃烧源颗粒逐渐累积导致。(扬尘源占比从14.0%升高至21.1%，升高7.1个百分点，数浓度从802个·小时 −1 升高至2797个·小时 −1 ，增加2.5倍；燃煤源占比从15.2%升高至21.8%，升高6.6个百分点，数浓度从871个·小时 −1 升高至2887个·小时 −1 ，增加2.4倍；生物质燃烧源占比从4.8%升高至7.9%，升高3.1个百分点，数浓度从277个·小时 −1 升高至1046个·小时 −1 ，增加2.8倍)。 2019年8月2日，东南风下，PM 2.5 质量浓度从1时8 μg·m −3 逐步升高至15时33 μg·m −3 ，主要是由于机动车尾气源颗粒逐渐累积导致。(机动车尾气源占比从11.6%升高至14.7%，升高3.0个百分点，数浓度从388个·小时 −1 升高至1025个·小时 −1 ，增加1.6倍)。 2019年8月7日，东南风下，PM 2.5 质量浓度从6时16 μg·m −3 逐步升高至12时32 μg·m −3 ，主要是由于机动车尾气源、扬尘源、生物质燃烧源颗粒逐渐累积导致。(机动车尾气源占比从28.3%升高至38.3%，升高10.0个百分点，数浓度从3776个·小时 −1 增加至11862个·小时 −1 ，增加2.1倍；扬尘源占比从17.0%升高至19.7%，升高2.7个百分点，数浓度从2270个·小时 −1 增加至6103个·小时 −1 ，增加1.7倍；生物质燃烧源占比从2.0%升高至3.3%，升高1.3个百分点，数浓度从263个·小时 −1 增加至1025个·小时 −1 ，增加2.9倍)。 2019年8月13日，东南风下，PM 2.5 质量浓度从20时23 μg·m −3 逐步升高至14日3时45 μg·m −3 ，主要是由于燃煤源、工业工艺源、餐饮源颗粒逐渐累积导致。(燃煤源占比从4.8%升高至11.8%，升高7.0个百分点，数浓度从120个·小时 −1 增加至613个·小时 −1 ，增加4.1倍；工业工艺源占比从6.6%升高至10.2%，升高3.7个百分点，数浓度从162个·小时 −1 增加至530个·小时 −1 ，增加2.3倍；餐饮源占比从1.0%升高至3.6%，升高2.6个百分点，数浓度从26个·小时 −1 增加至187个·小时 −1 ，增加6.3倍)。 2019年8月20日，东南风下，PM 2.5 质量浓度从1时9 μg·m −3 逐步升高至14时33 μg·m −3 ，主要是由于机动车尾气源颗粒逐渐累积导致。(机动车尾气源占比从20.3%升高至54.4%，升高34.1个百分点，数浓度从1097个·小时 −1 增加至13645个·小时 −1 ，增加11.4倍)。 2019年8月22日，偏东风下，PM 2.5 质量浓度从6时9 μg·m −3 逐步升高至13时38 μg·m −3 ，主要是由于机动车尾气源颗粒逐渐累积导致。(机动车尾气源占比从25.4%升高至53.2%，升高27.8个百分点，数浓度从3227个·小时 −1 增加至15167个·小时 −1 ，增加3.7倍)。 2019年8月24日，偏东风下，PM 2.5 质量浓度从11时23 μg·m −3 逐步升高至21时51 μg·m −3 ，主要是由于扬尘源、工业工艺源颗粒逐渐累积导致。(扬尘源占比从14.8%升高至19.2%，升高4.4个百分点，数浓度从3035个·小时 −1 增加至5989个·小时 −1 ，增加1.0倍；工业工艺源占比从5.8%升高至8.8%，升高3.0个百分点，数浓度从1188个·小时 −1 增加至2760个·小时 −1 ，增加1.3倍)。 2019年8月26日，偏南风下，PM 2.5 质量浓度从17时10 μg·m −3 逐步升高至27日2时29 μg·m −3 ，主要是由于工业工艺源颗粒逐渐累积导致。(工业工艺源占比从5.0%升高至13.1%，升高8.1个百分点，数浓度从447个·小时 −1 增加至3282个·小时 −1 ，增加6.3倍)。 综上所述，2019年7月16日~2019年8月31日不同时段PM 2.5 质量浓度的升高会分别受到机动车尾气源、工业工艺源、扬尘源、燃煤源、生物质燃烧源等不同类型源的排放累积影响，说明溧水区颗粒物来源综合性较强。 Table 2 The contribution of pollution sources changed during the period of sharp increase of PM2. 日期 风向 初始PM 2.5 (µg·m −3 ) 终止PM 2.5 (µg·m −3 ) 主要增长源 7月21日 东南风 19 42 机动车尾气源、工业工艺源 7月27日 西南风 12 31 扬尘源、燃煤源、生物质燃烧源 8月2日 东南风 8 33 机动车尾气源 8月7日 东南风 16 32 机动车尾气源、扬尘源、生物质燃烧源 8月13日 东南风 23 45 燃煤源、工业工艺源、餐饮源 8月20日 东南风 9 33 机动车尾气源 8月22日 偏东风 9 38 机动车尾气源 8月24日 偏东风 23 51 扬尘源、工业工艺源 8月26日 偏南风 10 29 工业工艺源 表2. PM 2.5 大幅增长时段的污染源贡献变化