基于PM10化学指纹与源解析的安达卢西亚2030年空气质量改善路径研究

《Environmental Pollution》：PM 10 chemical fingerprints and source assessment guiding air quality improvements by 2030 in Andalusia, southern Spain

本研究针对西班牙安达卢西亚地区PM10污染治理难题，通过2021-2023年21个监测点的化学组分分析与PMF受体模型源解析，识别出地壳源、海洋源、燃烧源（生物质燃烧与交通混合）、交通源、区域源和工业源六大贡献源。研究发现扣除自然扬尘后仍有9个站点超出欧盟2024/2881指令设定的2030年PM10限值（20 μg m-3），提出需削减5-50%人为源排放。该研究为制定精准减排策略提供了科学依据，凸显了高时间分辨率监测与模型联用对二次颗粒物溯源的重要性。

　　

随着工业化与城市化进程加速，大气颗粒物污染已成为全球性的公共卫生挑战。细颗粒物PM₁₀（空气动力学直径≤10微米的颗粒物）作为空气污染的典型指标，被证实与心血管疾病、呼吸道疾病死亡率的上升密切相关。世界卫生组织2021年将PM₁₀年均限值收紧至15 μg m^-3，而欧盟最新颁布的《环境空气质量指令》（EU 2024/2881）则设定2030年起实施的年均限值为20 μg m^-3。尽管欧洲近二十年PM₁₀浓度整体呈下降趋势，但西班牙、意大利等南欧地区仍面临超标风险。传统研究多基于短期监测或有限站点，难以捕捉污染源的时空变异特性，尤其对二次颗粒物的溯源存在局限。

为破解这一难题，由Pablo Pérez-Vizcaíno领衔的研究团队在《Environmental Pollution》发表论文，以西班牙安达卢西亚地区为研究对象，系统评估了2021-2023年21个监测点（涵盖城市、城乡工业区、交通热点与农村地区）的PM₁₀污染特征。研究通过化学组分分析与正矩阵分解（PMF）受体模型，首次在该区域开展长期、多站点的源解析工作，旨在为2030年达标提供精准治理路径。

研究团队采用多技术联用策略：依托欧盟RI-URBANS项目提供的先进监测网络，对PM₁₀样品进行化学形态分析；运用美国环保署推荐的PMF 5.0模型进行源解析；结合欧盟参考方法（UNE-EN 12341）确保数据可比性；通过自然扬尘贡献剥离技术评估纯人为源影响。

研究区域特征

安达卢西亚作为西班牙人口最密集的自治区（约840万人口），其复杂地形（莫雷纳山脉、贝蒂克山脉与瓜达尔基维尔河谷）导致污染物扩散条件差异显著。该地区兼具工业排放、港口活动与农业燃烧等多元污染源，为研究提供了理想样本。

PM₁₀浓度水平

2021-2023年间，各站点PM₁₀年均浓度范围为17.9-31.8 μg m^-3，其中18/21站点超出20 μg m^-3限值。城市站点Villanueva del Arzobispo浓度最高（31.8 μg m^-3），而农村站点最低（18.6-22.3 μg m^-3）。扣除地壳源等自然贡献后，仍有9个站点存在超标风险，凸显人为活动的主导影响。

源解析结果

PMF模型识别出六大污染源：地壳源（Crustal）、海洋源（Marine）、燃烧源（Combustion，含生物质燃烧与交通混合）、交通源（Traffic）、区域传输源（Regional）和工业源（Industrial）。燃烧源是多数站点的主要人为源，但在高密度路网城市中交通源贡献更突出。值得注意的是，二次颗粒物在区域传输源中占比显著，印证了跨区域协同治理的必要性。

减排策略模拟

针对9个潜在超标站点，研究提出需削减5-50%人为源排放。其中交通热点区域需重点控制机动车排放，而工业聚集区应强化工艺升级与末端治理。模型表明，单纯依靠局部减排难以有效降低区域背景浓度，需结合气象条件制定动态调控方案。

本研究通过长周期、多尺度的污染溯源，揭示了安达卢西亚PM₁₀污染的复合型特征。研究创新性地将受体模型与政策评估相结合，证明仅靠自然扬尘扣除无法满足新指令要求，必须针对主导人为源实施差异化减排。作者强调，未来需开展高时间分辨率监测以捕捉二次颗粒物的生成机制，同时结合确定性模型与受体模型，形成从溯源到管控的完整技术链条。该成果不仅为南欧地区空气质量改善提供了科学范式，也对全球面临相似污染挑战的区域具有重要借鉴意义。