WMO区域本底站气溶胶特征分析

文章通过2002年8月12～27日和2003年7月20日～8月1日在浙江临安县的WMO区域空气污染本底站临安站所采集的气溶胶样品的质量浓度，水溶性离子，有机碳／元素碳（OC／EC）及部分化学元素的特征分析，并与1991年夏季（8月22～28日）气溶胶的某些特征比较，初步研究结果为：1991年至2003年夏季的气溶胶TSP，PM11和PM2．1浓度均呈现出减少的趋势，但是PM11／TSP和PM2．1／PM11则有增加的趋势。1991年、2002年和2003年PM11／TSP的值为90％左右，PM2．1／PM11分别为46．52％，69．33％和72．29％，说明气溶胶以小粒子为主，小粒子又以细粒子为主。1991年、2002年和2003年浓度最高的离子为SO4^2-，其次为NH4^＋。其中SO4^2-占所测离子浓度的百分数分别为65．39％，57．75％和57．27％，并且主要以（NH4）2SO4，（K）2SO4和（Na）2SO4的形式存在。各离子浓度占所测离子浓度的百分数基本上不随年代变化，具有一定稳定性。2002年和2003年气溶胶中的OC浓度分别为29．91μg／m^3和14．14μg／m^3，均为各自的组分之首。2002年和2003年OC的比值PM2．1／PM11分别为64．63％和77．71％，EC的比值PM2．1／PM11分别为69．89％和87．17％，可见气溶胶中OC和EC主要存在于PM2．1的粒子中。元素富集因子分析表明，自然源与人为源对气溶胶中的元素都有重要的贡献。主因子分析结果显示PM2．1和PM11元素源基本相同，自然源主要是地壳、土壤尘和海盐，人为源主要是煤飞灰（煤和焦碳）、冶炼工业和道路机动车辆的排放、废物处理、垃圾焚烧及建筑工业粉尘等。

南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs的分布特征及影响因素

2009年11月~2010年7月,同步采集了南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其中16种PAHs进行定量分析.结果表明,南京市区、郊区大气PM_(10)中ΣPAHs浓度范围分别为32.84~245.35ng/m^3、21.43~225.72ng/m^3.PM_(2.1)中分别为19.11~111.57ng/m^3、19.69~125.21ng/m^3,市区和郊区PAHs分布差异不大,均呈现冬季>夏季的季节特征.PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs均以4、5、6环为主,占总质量浓度的78.7%~83.1%(PM_(10))、80.5%~87.1%(PM_(2.1)),冬季4环PAHs的比例明显增加.市区和郊区PAHs浓度昼夜变化趋势不同,即市区白天大于夜间,而郊区夜间大于白天.在所测定的气象条件中,温度、相对湿度和PM_(10)浓度对PAHs影响显著,温度、相对湿度对PAHs的贡献为负,而PM_(10)对PAHs贡献为正,暖季(夏秋)PAHs受到气象条件的影响大于冷季(冬春),O_3对5、6环PAHs表现出显著的负贡献.利用后向轨迹分析发现南京受到本地排放和周边地区污染源的影响,来自南京东南和西南方向的短距离输送气团对PAHs浓度上升影响较大.

南京市城市不同功能区PM_(10)和PM_(2.1)质量浓度的季节变化特征

使用Anderson-Ⅱ型9级撞击采样器测量了南京市鼓楼商业区、江北工业区、钟山风景区和宁六高速公路交通源春、夏、秋三季的大气气溶胶质量浓度。分析结果表明:南京市PM2.1和PM10的质量浓度存在明显的季节变化,秋季>春季>夏季;ρPM10春季为167.47μg/m3,夏季为85.99μg/m3,秋季为238.99μg/m3;ρPM2.1春季为59.66μg/m3,夏季为42.80μg/m3,秋季为100.15μg/m3。不同季节中ρPM10和ρPM2.1均存在较好的相关性,夏季相关性最好,相关系数为0.952;秋季次之,相关系数为0.783;春季相对较差,相关系数为0.613。城市不同功能区之间ρPM2.1和ρPM10的质量浓度值差异很大,交通源>工业区>商业区>风景区。城市不同功能区的质量浓度谱分布基本一致,均为双峰型分布,峰值分别位于0.43～0.65μm/m3和9.0～10.0μm/m3。南京市春、夏、秋三个季节大气粒子质量浓度谱为双峰分布,粒子主要集中在0.43～3.3μm/m3的粒径段。江北工业区ρPM10和ρPM2.1质量浓度的相关系数为0.814,略高于鼓楼商业区的0.797。

南京市大气细颗粒物化学成分分析

为了解南京大气细粒子的污染水平和污染特征,在南京市中心鼓楼和北郊南京信息工程大学校内进行了连续1 a、每季度5 d的大气气溶胶同步采样。用称重法、离子色谱法和电感耦合等离子质谱法分别测得细颗粒物的质量浓度、水溶性离子和元素组成。结果表明,南京地区PM2.1污染比较严重,水溶性离子是细粒子的重要组分,所测6种离子质量浓度总和分别占市区和北郊PM2.1的46.99%、42.32%。PM2.1中的各离子最高浓度都出现在冬季。NH4+与SO42-的相关性好,可能主要以(NH4)2SO4形式存在。温度对SOR和NOR的影响显著,温度升高时SOR值增大而NOR显著减小。通过计算NO3-与SO24-的质量比发现,南京市SO2和NOx主要来自于固定源(如煤的燃烧)。分析细颗粒物中元素含量和富集因子结果表明,Pb、As、Zn、Hg、Cu、Cr、Ni元素的人为污染较明显,且北郊的污染重于市区。比较PM2.1和PM3.3中的离子成分发现,SO42-、NH4+在PM2.1中占据绝对优势,F-、Cl-、NO2-、NO3-等不在细粒子中占明显优势。从元素组成来看,Pb、Zn在PM2.1细粒子中含量显著,而Ca、Mg、Na等在粗粒子中富集。

南京市PM_(2.1)中有机碳和元素碳污染特征及影响因素

采用DRI Model 2001A热/光碳分析仪测定了2011年南京市区(南师)和郊区工业区(南化)大气气溶胶细粒子(PM2.1)中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量,并对两地的OC、EC污染特征进行了评价,分析了细粒子中含碳物质的来源.结果显示,在PM2.1中,南京市市区OC、EC的年平均浓度分别为12.79,3.18μg/m3,郊区工业区分别为13.44,3.74μg/m3,工业区污染更加严重.市区和工业区冬春季OC、EC含量较高且冬季OC、EC相关性较高,这与冬季燃煤量增加,并且受内陆西风及逆温的影响,污染物集中在南京市上空不易扩散有关;夏季两地OC、EC含量及相关性均达到最低,可能由于夏季降雨频繁,加上台风作用,稀释和清除了部分污染物.应用OC/EC比值法对市区和郊区工业区二次有机碳(SOC)含量进行了估算,两地均是夏季SOC占TOC比例最高,分别为46.63%、45.65%,SOC主要来自于光化学反应,可见在光照充裕、辐射强烈的夏季更加有助于SOC的生成.

重庆市北碚城区气溶胶中水溶性无机离子的质量浓度及其粒径分布

为了研究重庆市北碚区城区气溶胶中水溶性无机离子的浓度和分布特征,于2014年3月~2015年2月利用安德森采样器连续采集大气气溶胶分级样品,并用离子色谱法分析了不同粒径(9.00、5.80、4.70、3.30、2.10、1.10、0.65和0.43μm)中Na^+、NH~_4^+、K^+、Mg^(2+)、Ca^(2+)、F-、Cl-、NO_3^-、SO_4^(2-)这9种水溶性无机离子.结果表明,SO_4^(2-)、NH~_4^+、NO_3^-、Cl-、Na^+、K^+主要分布在细粒子中,Mg^(2+)、Ca^(2+)、F-主要分布在粗粒子中.SNA(SO_4^(2-)、NH~_4^+和NO_3^-三者的简称)呈明显单峰型分布,其峰值均出现在0.65~1.10μm的液滴模态,且在细粒子中主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在.SO_4^(2-)的形成主要来自云内过程,部分来自SO_2的氧化.Na^+、Cl-、Mg^(2+)在粗、细粒子中呈双峰型分布;K^+在0.43~1.10μm呈单峰型分布;F-、Ca^(2+)在粗粒子中出现峰值.观测期间,PM2.1和PM9.0中总水溶性离子的年均质量浓度分别为(32.68±15.28)μg·m^(-3)和(48.01±19.66)μg·m^(-3),且浓度具有相似季节变化特征,均表现为冬季>春季>夏季>秋季.大部分离子(Na^+、NH~_4^+、K^+、Cl-、NO_3^-、SO_4^(2-))浓度表现为冬春季偏高,夏秋季偏低;而少数离子(F-、Mg^(2+)、Ca^(2+))浓度在秋季最低,其他季节浓度变化稍有不同.SNA是PM2.1中最主要的水溶性离子;而PM9.0中水溶性离子的主要成分除了SNA外,还包括Ca^(2+).PM2.1和PM9.0中阳离子总浓度明显高于阴离子,且不同离子间均具有一定的相关性.主成分分析结果表明,该地区水溶性离子的主要来源包括机动车尾气的排放源、燃烧源、土壤源和建筑道路扬尘.分析气象因素的影响,发现气温对二次离子的生成有明显关系(P<0.05),而相对湿度、风速的影响则不显著(P>0.05).

兴隆大气气溶胶中水溶性无机离子分析

2009年9月～2010年8月在兴隆大气背景站,利用Andersen分级采样器进行大气气溶胶样品的采集,并利用离子色谱分析了其中的水溶性无机离子的成分含量.结果表明,TSP、PM2.1和PM1.1中总水溶性无机盐的年平均浓度分别为(89.66±47.66)、(54.44±34.08)和(44.39±29.95)μg·m-3,其中SO42-、NO3-、Ca2+和NH4+为兴隆大气气溶胶中最主要的水溶性无机离子.PM2.1中总水溶性无机离子的年平均浓度占TSP的61%.PM1.1总水溶性无机离子的年平均浓度占TSP的50%,占PM2.1的82%.PM1.1、PM2.1和TSP中水溶性无机离子总浓度季节性变化趋势一致,夏季>秋季>春季>冬季.NH4+与SO42-的摩尔比>2,表明NH4+未被SO42-完全中和.在细粒子中NH4+和SO42-、NO3-均有较好的相关性,相关系数分别为0.96和0.87,表明NH4+可能以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在.

南京地区大气气溶胶PM_(2.1)中稳定碳同位素组成研究

采用EA-IRMS测定了2011年四季南京市区(南师)和郊区工业区(南化)大气细粒子(PM2.1)中稳定碳同位素组成(δ13C),分析了PM2.1中含碳物质的来源并对两地总碳(TC)污染特征进行了评价.结果表明,TC在市区和郊区的年平均浓度分别为15.94μg·m-3与17.17μg·m-3,TC在细粒子中比重分别为17.18%与16.40%,郊区碳质污染相对严重且细粒子中污染物组成更复杂;冬、春、夏、秋四季市区PM2.1中δ13C均值分别为-24.42‰±1.12‰、-25.19‰±1.92‰、-25.79‰±0.45‰与-25.58‰±0.65‰,郊区分别为-25.34‰±1.18‰、-25.55‰±1.50‰、-25.31‰±0.55‰与-25.38‰±0.82‰.相关性分析和潜在污染源δ13C值表明,市区气溶胶PM2.1中碳质主要源于汽油车尾气排放,郊区工业区含碳物质源于尾气及工业排放,此外,燃煤源、生物质燃烧源及地质源等对两地冬春季气溶胶中碳质有重要贡献;后向轨迹分析表明,冬春季远源输送对南京地区气溶胶中碳质有重要贡献,夏秋季气溶胶中碳质主要来自本地排放.