武汉市大气PM_(2.5)中有机酸的季节变化及其来源解析

经过预处理的样品用BSTFA/TMCS衍生化试剂衍生后,采用GC-MS技术对武汉市一年四季3个不同类型采样点中大气气溶胶中有机酸进行定量分析。共测定武汉市大气PM2.5中22种饱和脂肪酸(C11~C32)、油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)和8种二元羧酸(di-C2~di-C9)。3个采样点四季脂肪酸均呈现出明显的碳偶数优势,其中最丰富的物种均为棕榈酸(年均值ID:85.86 ng/m3,DT:56.43 ng/m3,BG:52.39 ng/m3)和硬脂酸(年均值ID:57.05 ng/m3,DT:32.68 ng/m3,BG:37.37 ng/m3)。同时通过C18∶1与C18∶0的比值用来判断武汉市不同季节、不同类型污染源气溶胶的老化程度。二元羧酸中最丰富的物种为草酸(年均值ID:254.62 ng/m3,DT:367.38 ng/m3,BG:235.19 ng/m3),其次为丁二酸(年均值ID:214.70 ng/m3,DT:312.44 ng/m3,BG:168.46 ng/m3)、丙二酸(年均值ID:103.45 ng/m3,DT:70.56 ng/m3,BG:44.48 ng/m3),二元羧酸总浓度呈现出明显的季节变化,表现为夏季>春季>秋季>冬季。通过di-C2与di-C3之比之来判断二次源对不同类型采样点气溶胶的贡献程度。主成分分析法结果显示化石燃料燃烧、机动车排放及光化学氧化、生物质燃烧、肉类烹饪是武汉市大气气溶胶中有机酸的主要来源。     

西安市大气中二元羧酸有机气溶胶组成及来源

为研究西安市冬季大气PM10中二元羧酸类有机气溶胶的组成和来源,采集了西安市2009年1~2月份的PM10样品,并利用GC/MS对样品中二元羧酸进行了化学表征.结果表明:西安市冬季大气中二元羧酸总浓度为(1597±725)ng/m3,其中草酸浓度最高[(1162±570)ng/m3],其次是邻苯二甲酸[(196±82)ng/m3]、丁二酸[(98±71)ng/m3]和丙二酸[(58±45)ng/m3].西安市二元羧酸浓度高于北京、南京、广州、香港等城市14%~350%,表明其污染严重,其中草酸相对含量远高于国内其他城市,显示西安市冬季大气气溶胶更为老化.C3/C4, C6/C9和Ph/C9比值及其相关性进一步表明二元羧酸主要来自光化学氧化.通过对水溶性有机碳(WSOC), 有机碳(OC), 元素碳(EC), 二次有机碳(SOC)的分析,发现WSOC主要来自于二次有机碳(SOC)的形成.另外,温度升高,相对湿度增加,导致春节后尽管燃煤排放污染物减少,但二元羧酸浓度并无降低,而相对含量较节前却显著增加.     

秦皇岛市大气PM2.5中一元羧酸的污染特征及来源分析

大气细颗粒物中有机物含量占20%~80%,部分有机物除具有较强的毒性外,还具有较强吸湿性,影响大气环境质量.因此,为充分研究细颗粒物中一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,于2020年在秦皇岛市区（海港区站点）和工业园区（昌黎站点）采集细颗粒物,经预处理的样品用三氟化硼-甲醇（BF₃-CH₃OH）衍生化试剂衍生后,采用气相色谱质谱联用（GC-MS）的方法对PM_2.5中的一元羧酸进行测定,一共检测到17种一元羧酸（碳数分布在10~24之间）.结果表明:①PM_2.5浓度的季节性变化呈冬季>秋季>春季>夏季的特征,且工业园区（昌黎站点）PM_2.5浓度为21.40~112.41 μg/m3,高于市区（海港区站点为9.01~104.88 μg/m3）.②两个采样点一元羧酸浓度的季节性变化特征并不明显,海港区站点、昌黎站点一元羧酸的年均浓度分别为873.91、895.22 ng/m3.③两个站点碳数小于22的一元羧酸浓度均表现出明显的偶数碳优势,海港区站点、昌黎站点浓度最高的一元羧酸均为棕榈酸（C₁₆）,年均浓度分别为512.86、514.34 ng/m3;其次是硬脂酸（C₁₈）,年均浓度分别为270.06、268.17 ng/m3.两站点各季节C₁₆和C₁₈分别占一元羧酸总浓度的48.83%~66.40%和22.81%~36.96%.一元羧酸的碳优势指数（CPI）与植物贡献的一元羧酸（碳数≥ 22）总浓度呈负相关.④根据碳数分布规律、∑C _{≥ 22}/∑C _{< 22}（碳数大于等于22的一元羧酸与碳数小于22的一元羧酸浓度的比值）、C₁₈/C₁₆（硬脂酸和棕榈酸浓度的比值）、CPI值以及C_18:1/C₁₈（油酸与硬脂酸浓度的比值）来初步判断一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,发现秦皇岛市两个站点夏季大气氧化性最强（市区大气氧化性较工业园区强）,春、秋两季大气氧化性较弱,尤其是工业园区春季大气氧化性最弱,其一元羧酸主要来自本地源;燃煤、机动车尾气排放、道路扬尘以及肉类烹饪是大气PM_2.5中一元羧酸的主要来源;植物源对一元羧酸浓度的贡献较小.研究显示,秦皇岛市两个站点一元羧酸浓度的季节性变化并不显著,燃煤、机动车排放、道路扬尘及肉类烹饪对一元羧酸贡献较大.      

东海大气气溶胶中二元羧酸的分布特征及来源

大气气溶胶中的二元羧酸因其在全球气候变化中的潜在作用而受到广泛关注.利用2011年5月12日-6月6日在东海采集的气溶胶样品,分析其中水溶性二元羧酸及常量离子浓度,探讨东海气溶胶中二元羧酸的时空分布特征及来源.结果显示东海大气气溶胶中乙二酸、丙二酸和丁二酸的浓度分别为26.0～1475.5 ng·m-3、0.1 ～61.4 ng·m-3和0.1～132.4 ng·m-3,乙二酸在这3种二元羧酸中的贡献最大,为88.3％.东海气溶胶中二元羧酸浓度的昼夜变化不显著.空间分布整体呈现近海高、远海低的趋势.气团的来源和迁移路径以及气象因素影响气溶胶中二元羧酸的分布,气团来自污染较重的陆源时气溶胶中二元羧酸的浓度较高,气团来自清洁的海洋源时,二元羧酸的浓度则较低;阴雾天气时气溶胶中二元羧酸浓度相对较高,降雨发生时二元羧酸的浓度较低.二元羧酸与常量离子的相关性分析表明,自然源和人为源释放的挥发性有机物质在液相中氧化生成二元羧酸是东海大气气溶胶中二元羧酸的主要源,而汽车尾气和生物质燃烧的一次排放、海洋源以及碱性粗颗粒吸收气体二元羧酸不是主要源.液相中乙醛酸氧化形成的乙二酸和长链二元羧酸氧化形成的乙二酸对东海气溶胶中乙二酸的贡献分别为41％和59％.     

广州秋季灰霾污染过程大气颗粒物有机酸的污染特征

收集广州秋季一个灰霾过程大气颗粒物昼夜样品,进行了26种脂肪酸和8种二元羧酸的定量分析(GC/MS).结果表明,大气脂肪酸和二元羧酸的污染水平较高.灰霾与非灰霾期间脂肪酸和二元羧酸浓度之比分别为1.9和2.5.污染上升过程脂肪酸和二元羧酸晚上浓度(653 ng.m-3)高于白天浓度(487 ng.m-3),而在污染降低过程,白天脂肪酸和二元羧酸浓度(412 ng.m-3)要高于晚上浓度(336 ng.m-3).采样期间二元羧酸和脂肪酸日均值浓度总体上与颗粒物和碳质组分的变化趋势一致.脂肪酸和二元羧酸与有机碳比值大体上与颗粒物污染成反比,比值随着大气颗粒物的增加而降低,27号晚上之后,随着颗粒物的降低而开始增加,说明有机酸主要以直接排放为主,而灰霾对有机酸的富集有明显抑制作用.基于特征比值法(C3/C4)及相关性分析,表明秋季灰霾污染过程脂肪酸和二元羧酸都是以一次排放为主.     

杭州冬季大气细颗粒物污染特征及形成机制

为探究杭州市冬季大气细颗粒物的污染特征及形成机制,采集2019年12月～2020年1月PM_2.5样品,根据天气条件将采样期分为无雨期、多雨期和少雨期,比较分析各个时期SOA(二次有机气溶胶)的形成机制,结合稳定碳同位素技术确定污染来源.结果显示,多雨期PM_2.5的pH值为(2.2±0.6),比其它时期低1～2个pH值单位,这归因于降水对NH₃(g)的有效去除.二元羧酸类化合物的分子组成与其它地区类似,C₂(草酸)>C₄(丁二酸)>Ph(邻苯二甲酸),但m Gly(甲基乙二醛)与Gly(乙二醛)的比例高得多,表明杭州冬季的SOA主要来源于生物排放的光化学氧化.特异性稳定碳同位素组成结果也表明,大部分二元羧酸在多雨期富集δ¹³C,可能是因为POA(一次有机气溶胶)的气相分解增强和VOCs(挥发性有机化合物)的气相氧化减少.     

泰山夏季PM2.5中二元羧酸类SOA的分子组成及来源

为研究泰山夏季大气PM_(2.5)中二元羧酸类化合物的浓度水平、分子组成及来源,于2014年7~8月在泰山山顶进行PM_(2.5)样品采集,分析其二元羧酸类化合物、生物源二次有机气溶胶的示踪物(异戊二烯、α-/β-蒎烯及β-石竹烯的氧化产物)、水溶性有机碳(WSOC)及无机离子.结果表明,泰山夏季PM_(2.5)中二元羧酸的总浓度为(376±189)ng·m-3,其中草酸(C2)的浓度最高,其次是丙二酸(C3)、丁二酸(C4)和壬二酸(C9).泰山地区二元羧酸总浓度高于海洋地区,但低于城市和其他高山地区,表明受人为污染影响较小.C2/C4、C3/C4和F/M比值表明二元羧酸主要来自光化学氧化,且氧化程度较深.C9占二元羧酸的相对含量、C9/C6和C9/Ph比值均高于城市、海洋与高山地区,表明泰山地区SOA主要受生物源的影响,而非人为源.通过与模式估算值的对比及相关性分析,进一步表明泰山夏季二元羧酸类SOA主要受当地生物源光化学氧化的影响.     

青岛市不同空气质量下可培养生物气溶胶分布特征及影响因素

利用Andersen空气微生物采样器采集青岛市不同空气质量下的可培养生物气溶胶,分析了其浓度和粒径分布特征,并利用Spearman’s相关性分析了可培养生物气溶胶浓度和空气质量指数中的颗粒物质量浓度〔ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)〕、气体污染物质量浓度〔ρ(O₃)、ρ(SO₂)、ρ(NO₂)〕和气象参数(温度、相对湿度、风速)之间的关系.结果表明:可培养真菌和细菌气溶胶浓度范围分别为133～1 113和13～212 CFU/m3.真菌气溶胶浓度与ρ(SO₂)、ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)均呈正相关,而与相对湿度呈显著负相关(P<0.05).细菌气溶胶浓度与ρ(NO₂)、ρ(SO₂)呈负相关,而与ρ(O₃)、温度呈正相关.风速对可培养生物气溶胶浓度的影响较小.以AQI(空气质量指数)中ρ(PM₁₀)为依据,将研究时间段空气质量划分为4个空气污染等级.在不同污染等级下,真菌气溶胶均呈对数正态分布,粒径主要分布于2.1～4.7 μm.低污染时细菌气溶胶呈偏态分布(粒径>4.7 μm),高污染时粒径分布发生改变.初步推断,随着空气污染等级的升高,可培养生物(真菌+细菌)气溶胶总浓度增加,但单位颗粒物上的浓度变化较稳定.ρ(PM₁₀)是影响可培养生物气溶胶浓度及粒径分布的主要因素.      

哈尔滨冬季积雪中多环芳烃同大气污染物的关系及其潜在源区分析

源于燃烧释放的多环芳烃(PAHs)易于吸附在大气颗粒物上,通过降雪清除效应累积于积雪中,是区域大气污染的良好指示器.于2020年底采集哈尔滨市积雪样本,结合前期逐日大气污染物监测数据(AQI、PM_2.5、PM₁₀、NO₂、SO₂、CO),明确哈尔滨市冬季大气污染类型与污染特征和积雪PAHs空间分布特征与来源,定量解析积雪PAHs同大气污染物的关系,揭示其对大气污染的指示意义,识别哈尔滨市冬季大气污染物的潜在源区.结果表明：研究期内存在3次以PM_2.5为主要污染物的中度污染天气,ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀)比值表明区域受细颗粒物影响显著,为偏二次污染类型,ρ(NO₂)/ρ(SO₂)和ρ(CO)/ρ(SO₂)比值表明本地固定污染源和外来传输源贡献均呈加强趋势.积雪中Σ16PAHs浓度为1705～7243 ng·L^-1,中高环PAHs浓度属强变异,区...     

长株潭城市群秋季大气颗粒物及其重金属元素污染特征

为研究长株潭城市群大气颗粒物及典型元素污染特征,于2011年11月在长沙、株洲、湘潭三地采集TSP和PM₁₀样品,同期在北京进行采样,以分析颗粒物及其中重金属元素(Cr、Cd、Hg、Pb和As)质量浓度的分布特征. 结果表明:秋季长沙、株洲、湘潭三地的ρ(TSP)均低于北京,背景点(长沙沙坪站)最低,为(110±48)μg/m3. 株洲ρ(PM₁₀)与北京相近,略高于湘潭和长沙,但背景点ρ(PM₁₀)仍为最低. ρ(PM₁₀)/ρ(TSP)在70.26%~95.80%之间,平均值为85.90%. 长株潭城市群的ρ(Cr)、ρ(Hg)、ρ(As)、ρ(Cd)和ρ(Pb)在TSP中分别为37.7~60.7、0.2~1.5、22.7~92.0、4.2~36.8和142.9~508.3ng/m3,在PM₁₀中相应分别为20.4~33.5、0.1~1.0、20.6~74.2、3.8~31.9和126.1~432.4ng/m3. 长株潭城市群各采样点Cd在TSP和PM₁₀中的富集因子均最大,分别为475.8~4690.7和840.5~7489.8;其次为Hg、Pb和As;Cr的富集因子在TSP和PM₁₀中分别为7.8~33.3和9.1~33.6,均为最小.      

华南背景山区云中草酸的形成机制及影响因素

草酸(C₂)是大气颗粒物中有机物的重要组成部分,现有研究推测草酸主要来源于云中液相反应,然而,关于其云中形成机制的研究较少. 本文系统分析对比了华南背景山区的云水和云间隙颗粒物中二羧酸类物质,包括直链饱和二羧酸(C₂~C₉)、支链饱和二羧酸(iC₄~iC₆)、不饱和二羧酸〔马来酸(M)、富马酸(F)、柠康酸(mM)〕以及多官能团羧酸〔苹果酸(hC₄)、丙酮酸(Pyr)和乙醛酸(ωC₂)〕的浓度分布. 利用随机森林和多元线性回归方法进一步定量评估了草酸前体物、温度及云水性质(云水中液态水含量、pH、化学组成)对云水中草酸形成的影响. 结果表明:①云水和云间隙颗粒物中草酸的平均浓度分别为431 μg/L和27.28 ng/m3,分别占直链饱和二羧酸浓度的78.9%和70.0%,占水溶性有机碳浓度的2.4%和1.1%. ②云水中C₂/总二羧酸类物质(浓度比)与二羧酸类物质浓度比〔如C₂/(C₃~C₉)、C₂/(iC₄~iC₆)、C₂/(hC₄+Pyr+ωC₂)和C₂/(M+F+mM)〕均呈显著正相关(R2为0.47~0.76, P均小于0.01),表明C₃~C₉、iC₄~iC₆、hC₄+Pyr+ωC₂和M+F+mM可能是云水中草酸形成的重要前体物. ③前体物对云水中草酸浓度变化贡献最大,贡献率为79%,其中hC₄+Pyr+ωC₂是最重要的前体物;其次是云水性质,贡献率为20%;温度的贡献率为1%. 研究显示,云中过程是草酸形成的重要途径,其形成过程受前体物、云水性质和温度等因素的影响.      

北京西三环地区不同粒径大气颗粒物中有机脂肪酸的污染特性

年1—7月在北京市西三环航天桥地区,用大流量分级采样器分5级采集大气颗粒物样品,采用溶剂提取和衍生化方法对样品进行前处理,利用GC-MS分析不同粒径颗粒物中的有机脂肪酸. 结果表明:在颗粒物中共检出21种MOA(一元有机脂肪酸)和7种DIA(二元有机脂肪酸);ρ(∑₂₁MOA)(21种MOA总质量浓度)和ρ(∑₇DIA)(7种DIA总质量浓度)均在粒径<0.69μm的超细颗粒中最高,分别约占各自5级颗粒物质量浓度总和的30.0%和32.5%;颗粒物中ρ(∑₂₁MOA)和ρ(∑₇DIA)月际变化规律不同,前者在1—2月最高,3月次之;而后者在5—7月最高. MOA和DIA的组成、分布特点亦不尽相同,其中C₁₀~C₂₄的MOA表现出明显的偶数碳优势,而DIA没有显现奇偶优势;MOA中ρ(C₁₆-MOA)最高,ρ(C₁₈-MOA)次之;DIA中ρ(壬二酸)最高. 基于MOA的C₁₈/C₁₆〔ρ(C₁₈-MOA)/ρ(C₁₆-MOA)〕和CPI(碳优先指数)分析表明,颗粒物中MOA主要来自人为源,与燃煤排放、机动车尾气及烹调排放相关,1—2月燃煤排放对颗粒物中MOA的贡献明显.      

深圳大学城园区典型OVOCs污染特征与来源解析

采用质子转移反应质谱仪（PTR-MS）对深圳大学城园区2017年不同季节（分干湿两季）的6种典型OVOCs和其他非甲烷烃类（NMHCs）进行连续在线监测,分析其干湿季的浓度特征与日变化规律,并应用光化学龄的参数化方法开展OVOCs的来源解析.结果表明,在观测的6种OVOCs中,甲醇的平均浓度最高,达10×10^-9~12×10^-9,其次是乙酸、丙酮和乙醛,约2~5×10^-9,甲酸和丁酮的含量最低,仅1×10^-9~2×10^-9.通过日变化观察到的OVOCs湿季峰值浓度时间明显早于干季,乙醛表现出与臭氧（O₃）相似的日变化特征,揭示了其可能存在二次来源;甲醇和丁酮的峰值浓度时间均早于O₃,可能存在重要的一次排放源.采用光化学龄模型解析出日间污染物来源比例：在污染较重的干季,甲醇、乙醛、丙酮和丁酮的人为一次源占主导,甲酸和乙酸的二次源是主要贡献者;在较清洁的湿季,天然源成为乙醛、丙酮、丁酮、甲酸和乙酸的主要来源.     

太原市城区夏季VOCs来源及其对O3生成的贡献

采集太原市城区夏季VOCs样品并分析其浓度特征,使用参数修正法得到VOCs初始浓度,分析其来源及对O₃生成的贡献.结果显示：太原市城区总VOCs平均浓度为48.13 μg/m³,烷烃（25.52 μg/m³）为主要组分.VOCs浓度呈明显日变化特征,在日间（10：00~14：00）光化学产生O₃的关键时段浓度最低.油品挥发、机动车排放、燃煤、植物排放与液化石油气/天燃气（LPG/NG）使用源对修正后环境VOCs的贡献分别为26.89%、25.55%、21.14%、14.99%、11.44%,对O₃生成的贡献分别为21.44%、33.10%、24.07%、13.77%、7.62%.机动车为新鲜排放气团VOCs的重要来源,而油品挥发、燃煤的输送与本地积累是其他（混合、夜间与反应）气团VOCs的重要来源.机动车排放、油品挥发与燃煤为VOCs与O₃生成的重要贡献源,控制此类源排放可减少太原市城区环境VOCs浓度并有效降低O₃生成.     

冬季黄海西部海域气溶胶中主要水溶性离子的化学组成与特性研究

基于2012年初冬采集的黄海西部海域大气总悬浮颗粒物样品（TSP）,分析其中主要水溶性离子（Cl-、NO₃-、SO₄2-、Na+、K+、NH₄+、Mg2+、Ca2+）及甲基磺酸盐（CH₃SO₃-,MSA）的浓度水平及化学特性,并探讨人为活动对近海大气气溶胶组成的影响。分析结果显示,气溶胶中二次离子（非海盐硫酸盐nss-SO₄2-、NO₃-和NH₄+）浓度最高,占到总测定离子浓度的69.4%。同时发现Cl-由于受人为活动的影响表现出一定程度的富集,富集因子平均值为34.6%。气溶胶样品中的MSA浓度水平较低,平均值仅为0.014±0.012 μg/m3。来源分析结果表明,海盐硫酸盐（ss-SO₄2-）对总SO₄2-的贡献率仅为7.3%,生源硫酸盐对nss-SO₄2-的贡献率为5.0%,说明人为活动输入是中国黄海大气气溶胶中SO₄2-的主要来源。另外,气溶胶中NO₃-占无机氮的比例为62.56%～83.03%。     

大气颗粒物中汞的赋存形态及其依存条件

于2004—2007年在上海市西南部某采样点使用分级采样器和PM₁₀采样器采集大气颗粒物样品,采用化学序批式提取法分析了颗粒物中的ExPM(可交换汞)、HPM(可溶盐酸汞)、EPM(元素汞)和RPM(剩余汞)4种形态汞的含量. 结果表明:颗粒物中ρ(total-Hg)(total-Hg为总汞)在0.07~1.44ng/m3之间,47.8%集中在粒径<1.6μm的颗粒物中;颗粒物中w(total-Hg)在0.35~6.89μg/g之间,高于煤炭和水泥中的含量; 颗粒物中ρ(total-Hg)在冬、春季较高,夏季较低; PM₁₀中ρ(total-Hg)日变化呈双峰型,然而w(total-Hg)的日变化并不明显.夜间各种形态汞的质量浓度都高于白天.汞的形态受气象条件和污染源分布的影响. 除了2006年春季外,其他年份各季节的w(HPM)基本持平;ρ(EPM)在2005年冬季和2006年春季均出现较高值,分别为0.19和0.17ng/m3. HPM和EPM主要集中在细颗粒物上,而RPM在粒径<1.6μm和1.6~<3.7μm颗粒物中的分布无明显差异. 颗粒物中的ρ(total-Hg)、ρ(RPM)与温度、日温差、相对湿度呈显著负相关,与ρ(SO₂)呈正相关;但ρ(HPM)和ρ(EPM)与这些参数的相关性不同. 这可能与HPM和EPM的来源与大气化学特征有关,其中,HPM易溶解于液相,与对光照依赖性很强的光化学反应有关;而EPM主要取决于一次来源的贡献和气态汞沉积速率.      

秋季黄渤海C2~C5非甲烷烃海-气通量与大气反应活性

分别运用吹扫捕集和三级低温预浓缩系统与气-质联用的方法,测定了2014年11月黄渤海表层海水和大气中主要的C₂~C₅非甲烷烃（NMHCs）的浓度,研究其分布特征及海-气通量,并评价了它们的大气化学反应活性.海水中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯和异戊二烯的浓度平均值分别为53.0,49.4,26.4,29.2,186,62.7,35.6,89.9,42.4pmol/L.大气中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯和异戊二烯的体积分数平均值分别为0.043,21,0.36,6.7,7.5,0.71,0.12,0.16,0.085×10^-9.大气中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯和异丁烯具有较好的相关性,均与异戊二烯没有相关性.海-气通量的计算结果表明,近岸陆架海域可能是大气中C₂~C₅NMHCs重要的源.通过计算C₂~C₅NMHCs的臭氧生成潜势和OH·消耗速率,表明乙烯、丙烯、丙烷和正丁烷是黄渤海大气C₂~C₅NMHCs的关键活性组分.