单颗粒气溶胶质谱和手工监测分析环境空气颗粒物特征组分的比对

在北京典型城市混合功能区点位选择8月和12月,开展手工采样-离线分析技术与在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)测定环境空气颗粒物及其特征组分的比对研究,重点比较OC/EC、水溶性离子和元素等30余种特征组分的监测结果,考察在线监测设备在获得的颗粒物源解析特征组分上与传统手工方式的可比性.结果表明,SPAMS在不同季节测得的颗粒物数浓度与手工滤膜采样得到的颗粒物质量浓度存在一定的可比性;在线和手工方法监测颗粒物中OC、K~+、NH_4~+、Na~+、NO_3~-、SO_4~(2-)、Pb、Cd、Cr、Zn、Mo等组分在不同季节均存在一定的可比性,8月份可比的组分有13个,12月份可比的组分有22个(r值大于0.5),其原因可能与冬季颗粒物及其特征组分的浓度较高且样本量的离散程度增加有关.SPAMS能够快速得到高时间分辨的细颗粒物质量和组分含量的变化趋势,可以作为常规源解析的重要辅助和补充.     

广州秋季灰霾生消过程气溶胶单颗粒组成特征研究

为了解广州地区灰霾天气成因及污染特征,更好地为保障空气质量提供基础数据和科技支撑,利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)研究了广州市秋季(2013年9月26日─10月10日)灰霾生消过程中大气气溶胶单颗粒组成特征。根据空气质量将观测时段划分为优良、轻度污染和重度污染3种类型,并对颗粒物化学组成的变化过程进行分析。研究结果表明,大气颗粒物类型主要可分为8种:元素碳颗粒(EC)、有机碳颗粒(OC)、元素碳有机碳混合颗粒(ECOC)、大分子有机碳颗粒(HOC)、富钾颗粒(K-rich)、左旋葡聚糖颗粒(LEV)、重金属颗粒(HM)和富硅酸盐颗粒(SI),这8种颗粒类型占了监测期间总颗粒的96%。重度污染天气下,从颗粒物平均质谱图来看,颗粒中含有的二次离子(硫酸盐和铵盐)相对于优良天气明显升高;从成分类别来看,富钾颗粒比例从15.1%增加到58.3%,说明来自生物质燃烧一次源的比例大幅增加,结合风速变化推断,灰霾发生的原因主要是由于气象扩散条件不利(平均风速小于3 m·s~(-1)),来自生物质燃烧的颗粒物持续积累,同时二次反应导致气溶胶颗粒更加老化。     

石河子市PM_2.5中有机碳和元素碳的变化特征与来源解析

本研究采集2015年9月至2016年8月石河子市不同类型天气下大气颗粒物样品,根据气象条件进行霾与沙尘分类,使用热光碳分析仪DRI 2001A进行有机碳(organic carbon,OC)与元素碳(elemental carbon,EC)测定,采用最小比值法估算二次有机碳(second organic carbon,SOC)质量浓度,主成分分析法(principle component analysis,PCA)分析其可能来源.结果表明:中霾天气下OC和EC平均质量浓度达到20.85±5.03、2.75±0.46μg·m~(-3)(沙尘天气18.9±4.4μg·m~(-3),2.6±0.9μg·m~(-3)).二次有机碳SOC在中霾天气下质量浓度为10.62±3.94μg·m~(-3)(沙尘天气9.3±3.7μg·m~(-3)),占OC浓度67%(沙尘天气67%).霾与沙尘天气OC与EC相关系数低于非霾非沙尘天气,表明霾与沙尘天气较非霾非沙尘天气有着复杂的污染源.PCA分析表明,霾与沙尘天气下的碳气溶胶的主要排放源为机动车尾气,固定燃煤源和道路扬尘.本项研究分析了石河子市霾和沙尘天气下的碳气溶胶分布,有望为中国西部城市的霾和沙尘天气治理提供依据.     

南京北郊冬春季大气颗粒物中含氮无机水溶性离子组分特征

为了解南京北郊大气颗粒物中含氮二次水溶性离子组分特征,2014年冬春两季使用Anderson 9级采样器对南京北郊大气颗粒物进行分级采样,利用离子色谱仪分析得到了各粒径范围颗粒物中的含氮二次无机组分质量浓度,结合能见度、相对湿度、颗粒物浓度等观测数据探讨了不同天气状况下大气颗粒物中含氮二次水溶性离子组分的含量及其粒径分布特征。结果表明:冬季和春季平均PM_(2.5)质量浓度分别达到了80.81μg·m~(-3)和52.57μg·m~(-3),明显超过二类标准限值。PM_(10)中NO_3~-和NH_4~+表现出较好的一致性,相关系数高达0.92,表明两种离子的来源比较相似;NO_2~-与NO_3~-和NH_4~+均呈现明显的负相关关系。就季节平均而言,冬季NO_3~-和NH_4~+质量浓度明显高于春季,尤其在0.43~2.1μm粒径范围内,这与冬季二次细颗粒物污染加剧有关;其他粒径段的浓度值季节差异不明显。不同能见度下,NO_3~-和NH_4~+质量浓度谱均呈三峰分布;当水平能见度3 km时,NO_3~-和NH_4~+最大谱峰大多在9.0~10μm粗粒径段;能见度降至3 km以下时,谱最大峰值出现在1.1~2.1μm粒径段。能见度水平越低,NO_3~-和NH_4~+的质量浓度越高,表明随着NO_3~-和NH_4~+浓度增加气溶胶的消光作用有所增强,从而导致能见度降低。霾天细模态中NH_4~+和NO_3~-的浓度较非霾天明显增加,粗模态无明显变化。NO_2~-作为中间产物其性质极不稳定,谱分布也比较复杂,但任何天气状况下均在粗粒径段出现高峰值。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘天气过程粗细颗粒中水溶性离子组分垂直分布特征

在塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站,利用80 m梯度观测塔及BSNE梯度集沙仪采集了2015年7—11月沙尘天气过程7个不同高度沙尘样品,分析了粗、细组分离子质量分数的垂直分布特征。结果表明,(1)粗颗粒(≥63μm)组分中主要水溶性离子SO_4~(2-)、Cl~-、Ca~(2+)、Na~+质量分数明显高于细颗粒(63μm)组分质量分数,其中,粗颗粒组分中,水溶性离子SO_4~(2-)、Cl~-、Ca~(2+)、Na~+质量分数分别为3 530.59、2 871.08、3 107.92、2 136.00 mg·kg~(-1),而细粒组分中SO_4~(2-)、Cl~-、Ca~(2+)、Na~+质量分数分别为1 058.33、1 726.41、1 826.87、1 377.60 mg·kg~(-1);粗颗粒组分中4种主要离子的质量分数为细颗粒组分中相应离子质量分数的1.5~3.3倍。K~+、Mg~(2+)、NO_3~-质量分数差别不明显。各离子在粗、细组分中的变化趋势也具有差异性,粗颗粒组分中离子变化更明显。(2)扬沙、沙尘暴天气粗颗粒组分中4种主要离子质量分数在32 m高处出现最大值,32~80m随高度升高呈下降趋势,K~+、Mg~(2+)、NO_3~-离子质量分数最高值出现在24 m或32 m处;细颗粒组分中,所有离子浓度最大值均出现在24 m高处,24~80 m随高度升高呈下降趋势;粗、细颗粒组分中离子浓度均在63 m处出现小幅增加。(3)浮尘天气细颗粒组分的变化趋势明显好于粗颗粒组分。受沙垄颗粒物影响,细颗粒组分水溶性离子的垂直分布整体规律性较好,粗颗粒组分波动性较大。(4)筛分法与马尔文激光粒度法得到的粗、细颗粒组分含量相差较大,筛分法得到的粗颗粒组分百分含量偏小、细颗粒组分含量偏大,粗、细组分中的水溶性离子的垂直分布与实测结果存在偏移,有待进一步研究。研究结果有助于了解沙漠腹地沙尘天气过程垂直剖面沙尘颗粒的分布及水溶性离子组分特征,进一步为沙尘数值预报模式的改进提供科学依据。     

利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)研究太原市冬季一次雾霾天气的污染特征及成因

2017年11月5日至6日太原市发生了一次重度污染天气,利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)分析了细颗粒物的化学组成,根据太原市细颗粒源谱库对主要成分进行了来源解析,并结合激光雷达和气象条件研究了雾霾天气成因.结果表明,雾霾天时颗粒物主要包括如下9类:有机碳颗粒(OC)、元素碳颗粒(EC)、元素-有机碳混合颗粒(ECOC)、高分子有机碳(HOC)颗粒、富钾颗粒(K-rich)、富钠颗粒(Na-rich)、左旋葡聚糖颗粒、矿物质颗粒及重金属颗粒,9类颗粒中普遍存在的二次成分表明它们都经历了一定程度的老化过程.含碳颗粒物(OC、EC)与二次颗粒物(SO2-4、NO-3、NH+4)的相关性在干净天时高于雾霾天,二次颗粒物的相关性在两种天气状况下都较高.污染物来源解析结果表明,此次重污染过程主要是由机动车尾气和燃煤引起的.激光雷达及气象数据分析表明,此次污染过程是由外来污染物传输以及风速低、湿度高、大气边界层高度降低等不利的气象条件共同作用造成的.     

昆明城区夏季单颗粒气溶胶质谱特征及来源分析

使用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)于2015年8月1日至7日,对大气中细颗粒连续监测,有8万多个颗粒具有测径和电离信息,SPAMS所捕获的颗粒数与PM_(2.5)浓度的相关性达到0.78,表明在一定程度上颗粒物数浓度能够反映大气污染变化趋势.分析表明,捕集到的大气颗粒物可分为具有代表性的8类:元素碳(EC)、混合碳(ECOC)、有机碳(OC)、高分子有机碳(HOC)、富钾(K-rich)、矿物质(KWZ)、左旋葡聚糖(LEV)和重金属(Metal)颗粒,不同类型颗粒粒径分布差异较为明显.颗粒类型以ECOC和OC颗粒为主,约占到电离颗粒数的50%以上.ECOC和OC颗粒数百分比在1:00 am至12:00 am左右,先上升后下降;EC颗粒主要受到机动车尾气排放影响,所占比例白天高于夜间;燃烧源排放颗粒物的增加和低风速是造成PM_(2.5)浓度上升阶段的主要原因;源解析结果表明,拓东体育馆周围大气污染源以机动车尾气为主,贡献率为28.5%;其次为燃煤源,贡献率为23.8%.     

浑善达克沙地大气降尘颗粒物特征研究

探讨近地层大气降尘量及其颗粒物粒径分布和固沙植被对降尘的控制效应,对评价沙区固沙植被生态功能具有重要意义。利用沙尘水平通量采集器和垂直降尘缸采集了浑善达克沙地多伦县近地层不同高度(50、100和200 cm)沙尘样品,并利用称重法和激光颗粒分析仪分别测定大气降尘量和颗粒物粒径分布特征。结果表明,50、100、120、200 cm高度水平沙尘通量分别为327.1、196.3、199.6、116.4 mg·m~(-2)·h~(-1);50、100、200 cm高度垂直降尘量分别为518.6、270.6、34.6 mg·m~(-2)·h~(-1)。水平沙尘通量中颗粒物粒径主要分布在2μm以下,且随着高度增加,水平沙尘通量中的极细颗粒物含量总体呈增加趋势。垂直降尘颗粒物粒径主要分布在100~250μm范围内,且随着高度增加,200μm及以下粒径的颗粒物含量呈降低趋势,而200μm以上粒径的颗粒物含量则呈增加趋势。乔木林地拦截降尘量高于天然草地,且天然草地拦截大气降尘颗粒物粒径分布在50~150μm之间,乔木林地拦截大气降尘颗粒物粒径分布在150~250μm之间。垂直降尘量或水平沙尘通量随高度增加而减少,而颗粒物粒径分布差异明显;不同固沙植被的降尘量及其颗粒物粒径分布不同。     

基于粒径谱分布的南京市区大气颗粒物来源解析

2013年8月8日—2013年8月29日期间,于南京市气象局采用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)连续监测颗粒物粒径谱分布.运用正交矩阵因子分析法(PMF)分析得出了观测期间气溶胶粒径分布的4个源.结合痕量气体数据(NOx)、气溶胶光吸收系数(Babs781)和颗粒物化学成分(SO2-4、NO-3)确认出4个源,即近处交通排放源、远处交通排放源、混合燃烧排放源和二次气溶胶源.同时基于气象数据(风向和风速),通过条件概率函数(CPF)判断出4个源的方位.近、远处交通源与NOx的日变化规律相似,混合燃烧源与Babs781具有较为一致的变化趋势,而二次气溶胶源与SO2-4和NO-3浓度之和有较好的相关性.4个源的贡献率依次分别为14%、24%、37%和25%,表明混合燃烧排放的相对贡献最大.     

天津地区沙尘天气与沙尘污染程度特征分析

针对天津地区沙尘天气过程环境空气中颗粒物的污染时空分布特征进行了系统分析。在分析我国沙尘发生频源区域分布、输送途径基础上,分析了天津地区特殊的地理位置及地处沙尘暴多发区下游,空气中颗粒物的污染特征,概述了沙尘天气对空气质量影响程度的年、季、月及日污染时空变化分布特征。建立了沙尘天气颗粒物与有效水平能见度乘幂指数相关方程,为沙尘污染程度的诊断提供了依据。     

西安城区冬季污染天单颗粒气溶胶的化学组分特征及混合状态

本研究利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)于2018年12月6-12 日在西安市开展高时间分辨率的实时在线观测.观测期间颗粒物数浓度和PM2.5质量浓度变化趋势一致,表明颗粒物数浓度可以反映大气污染状况.结合自适应共振神经网络算法和人工分类方法,将颗粒物共分为7类,分别是元素碳颗粒(EC)、有机碳与元素碳混合颗粒(OC...     

不同气团对广东鹤山大气超级监测站单颗粒气溶胶理化特征的影响

大气气溶胶对健康、环境和气候具有重要影响,研究其理化特征能阐明灰霾的成因及机理,对科学调控大气环境具有重要意义。以广东江门鹤山大气超级监测站为观测平台,使用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）和气团后向轨迹综合分析了单颗粒气溶胶的理化特征,揭示了气团轨迹对颗粒物浓度、类型和化学成分的影响。单颗粒气溶胶质谱仪在2012年5月11日至7月31日,共采集了约600万个同时含有粒径和质谱信息的颗粒,它们主要可分为8类：有机碳颗粒（OC）、元素碳颗粒（EC）、元素-有机碳混合颗粒（ECOC）、富钾颗粒（K-rich）、大分子有机碳颗粒（HMOC）、海盐颗粒（Na-K）、金属颗粒（Metal）和富硅颗粒（Si-rich）。各类颗粒的质谱特征在一定程度上反映了颗粒的来源：EC颗粒来自一次污染源;K-rich颗粒主要来自与生物质燃烧有关的过程;Na-K颗粒来自于海盐碎沫;Metal颗粒主要来自工业源或火力发电;Si-rich颗粒则主要来自扬尘。8类颗粒中普遍存在的二次成分表明它们都经历了一定程度的大气老化过程。采样期间每隔6h绘制一条气团后向轨迹图,聚类分析发现这些气团后向轨迹主要有5类：第1类占总轨迹数的14.1%,它代表由内陆经广州、佛山到达采样点的气团;第2类占总轨迹数的10.2%,它代表沿东南部大陆海岸线到达采样点的气团;第3类和第5类在气团后向轨迹中占的比例最高,分别为30.0%和36.8%,它们都来自南海海面,但第3类气团经珠海、澳门到达采样点,而第5类则经阳江到达采样点;第4类占总轨迹数的8.8%,这类气团途经深圳、东莞到达采样点。单颗粒数据结合气团后向轨迹进行统计分析表明：经广州、佛山到达采样点的气团会带来高浓度的颗粒物污染,且颗粒的老化程度较高,而发源于南海海面的气团能带来新鲜海风,对鹤山的大气污染起稀释作用;在颗粒类别上,途经广州、佛山、东莞、深圳这些重污染城市的气团中EC颗粒和ECOC颗粒的含量更高,而途经珠三角南部区域的气团则含有更多的OC颗粒和Metal颗粒。     

福建夏初不同山区背景点气溶胶数浓度特征及潜在源区

随着全球经济的发展,快速城市化使生态环境受到严重威胁,已成为全球的研究热点。以福建为例,利用细颗粒物测量仪Fidas Frog研究福建山区夏初时段不同背景下气溶胶数浓度的污染特征及周边城市化对其的影响,2017年6月分别在福建宁德古田(县城)、南平玉山(清洁地区)和福州七星坪(城市郊区)进行连续观测。结果表明,观测期间不同观测点颗粒物数浓度呈不同特征:古田气溶胶数浓度主要集中在小于400 nm处,气溶胶数浓度平均值为434.37 cm~(-3);玉山作为清洁地区,其平均气溶胶数浓度最低,积聚模态(0.18～1.00μm)和粗粒子模态(1.00～20.00μm)颗粒物数浓度相当;七星坪气溶胶平均数浓度最高,其气溶胶数浓度主要集中在小于500 nm处;古田和玉山数浓度粒径谱呈双峰型分布,而七星坪数浓度粒径谱呈单峰型分布。通过对后向轨迹聚类及气溶胶数浓度的潜在源权重分析,得到古田强潜在源区为观测点以南区域,受古田县城人为活动影响较大;玉山和七星坪强潜在源区都在观测点西南区域,七星坪积聚模态气溶胶主要来自厦门、泉州、莆田和福州等沿海城市。     

深圳市餐饮源排放颗粒物的特征

采用在线监测和采样分析等手段对深圳市4家规模相当的餐厅(粤菜馆、茶餐厅、西餐厅、职工食堂)烹饪过程排放颗粒物的质量浓度、微观形貌、化学组分进行研究.结果表明,不同餐厅的烹饪方式、用油量、原材料及调料都会影响到餐厅排放颗粒物的理化性质.各餐厅午市烹饪时段排放的PM_(2.5)/PM_(10)约为7.5%—96.9%,说明餐饮源排放颗粒物在细颗粒和粗颗粒均有分布.餐饮源排放颗粒物主要包含6种形态:片状、块状、簇状、絮状、球状、不规则状,其中数量最多的为不规则状(30%)和块状颗粒物(21%).块状、片状、球状颗粒物粒径较小,处于小于2.5μm范围内;絮状和簇状颗粒物粒径普遍偏大,且大部分大于4.0μm;不规则状颗粒物在各个粒径段均有分布.Cu、Fe、Zn、Ca~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)等6种物质在餐饮源排放颗粒物中均偏高,此外,粤菜馆和西餐厅的CH_3COO~-占比偏高.     

泰山春、夏两季大气颗粒物及其水溶性无机离子的粒径分布特征

为研究华北地区大气颗粒物的粒径分布特征以及二次气溶胶的形成,2007年春夏两季在泰山山顶(1534 m.a.s.l.,华北平原最高峰)利用多级撞击式颗粒物采样器(MOUDI)进行了为期各1个月的大气颗粒物的采集,并对颗粒物中的无机水溶性离子进行分析.结果显示春夏两季粗粒子(PM1.8-10)分别占PM10的60%和25...     

乌鲁木齐大气细颗粒物PM_(2.5)水溶性离子浓度特征及其来源分析

大气细颗粒物PM_(2.5)是危害人体健康和环境最主要的空气污染物之一,对其水溶性离子的研究是一项非常必要而迫切的工作。文章对乌鲁木齐市中心区域树木年轮实验室和黑山头2013年1月-2014年2月期间采集的大气细颗粒物样品,利用离子色谱仪分析了其中的水溶性离子分布特征,采用硫转化率(SOR)、离子相关性分析等分析其可能来源,结果表明:年轮室和黑山头PM_(2.5)中总离子浓度平均值分别为88.03和65.11μg·m~(-3),分别占PM_(2.5)质量浓度的51.21%和33.8%。年轮室各种离子的季节变化明显:SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-和NH_4~+表现为冬季秋季春季夏季,Na~+表现为冬季秋季夏季春季,Ca~(2+)表现为秋季夏季春季冬季。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+是PM_(2.5)中主要的离子,(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4和NH_4NO_3是乌鲁木齐PM_(2.5)中水溶性组分的可能结合方式。Cl~-和K~+主要来源于化石燃料和生物质的燃烧排放,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自土壤、二次扬尘和燃煤。乌鲁木齐大气PM_(2.5)中ρ(NO_3~-)/ρ(SO_4~(2-))为0.40,说明目前固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源。本研究为更深入了解乌鲁木齐市颗粒物污染现状提供参考,同时为确定乌鲁木齐市大气污染治理重点、制定大气污染防治规划提供依据。     

西安市大气颗粒物中水溶性无机离子的季节变化特征

用离子色谱法对11种无机水溶性离子(Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+,F-,Cl-,Br-,NO-2,NO-3和SO2-4)进行分析,探讨大气颗粒物中水溶性无机组分的季节变化与典型污染(灰霾、浮尘、燃烧秸秆和燃放烟花)的理化特性.结果表明,西安市大气中PM2.5和TSP的日均质量浓度分别为167.1和382.0μg·m-3,PM2.5占TSP总质量浓度的44%.PM2.5和TSP中无机水溶性离子组分的年均值分别为75.2μg·m-3和101.7μg·m-3.PM2.5中水溶性离子组分占PM2.5总质量浓度的45%左右,TSP中水溶性离子组分占TSP总质量浓度的30%左右.各种水溶性离子的来源和形成机理不同,其季节变化趋势和粒径分布也不同.典型污染事件期间,颗粒物污染特征与平时相比有很大差异:雾霾时PM2.5和TSP的质量浓度都显著增加,主要污染组分为二次污染离子NH+4,NO-3和SO2-4;浮尘发生时,大气颗粒物中人为污染组分会大大减少,而来自沙尘传输和地面扬尘等的地壳物质显著增加;燃烧秸秆对大气颗粒物中K+和Cl-的影响最大;燃放烟花时K+,Mg2+和Ca2+的质量浓度显著增加.     

北京市一次重污染天气下大气颗粒物中PCDD/Fs、PCNs、PCBs粒径分布特征及呼吸暴露风险评估

本研究于2017年5月4日至7日,采集了北京城区一次重污染天气下4种不同粒径段(10μm、5—10μm、2.5—5μm、2.5μm)大气颗粒物样本,并采集了晴朗天气样本作为对照.首先,测定了各粒径段颗粒物中17种2,3,7,8-PCDD/Fs、三氯代至八氯代PCNs及12种dl-PCBs单体的含量,进而对这些化合物的粒径分布特征及呼吸暴露风险进行了分析和评估.结果表明,在本次重污染天气下,北京城区大气颗粒物中PCDD/Fs、PCNs、dl-PCBs浓度依次为8.03、6.68、1.18 pg·m~(-3),明显高于晴朗天气.PCDD/Fs、PCNs、dl-PCBs主要富集于粒径2.5μm的细颗粒物中,含量分别达到86.5%、47.9%、39.8%.PCNs、dl-PCBs大致呈现出随颗粒物粒径减小,其高氯代同系物相对富集量增加的趋势.通过呼吸暴露风险评估发现,本次重污染天气下大气颗粒物中PCDD/Fs、PCNs、dl-PCBs致癌风险分别为1.1×10~(-5)、1.4×10~(-7)、2.2×10~(-7),总致癌风险是晴朗天气下的33倍.PCDD/Fs对总致癌风险贡献率为96.7%,是需优先控制的持久性有机污染物.     

基于AERONET典型污染天气下香河气溶胶光学特性研究

气溶胶光学特性是研究气溶胶气候效应的基础,气溶胶辐射强迫估算中最大的不确定性源于对气溶胶光学特性估算的不确定性,详细了解气溶胶光学特性尤其是典型污染天气下的光学特性对研究气溶胶辐射强迫估算具有重要意义。为深入了解香河地区大气气溶胶光学特性,利用AERONET数据资料研究了香河冬、春季节气团来向、气溶胶光学厚度(AOD)以及气溶胶的类型,对比分析了春季沙尘和冬季雾霾天气条件下大气气溶胶光学性质的差异。结果表明:移动速度较慢的气团伴随着高AOD(AOD1.0),而移动速度快的气团伴随着较低的AOD(AOD0.5)。Gobbi气溶胶图解法分析显示,香河站沙尘和细粒子气溶胶都会产生高光学厚度。香河沙尘和雾霾期间粗、细粒子消光占比差异明显,其中细粒子消光分别占总消光的40%和95%,说明雾霾天气发生时细粒子消光对总消光具有重要贡献。沙尘期间,平均AOD稍高于雾霾天气,其中高AOD(1.0)出现的频率达到86%,说明沙尘天大量的粗粒子对总消光具有强烈贡献。两种污染天气下的AOD和Angstrom波长指数(AE)的关系明显不同,其中雾霾污染下的AE随AOD增大表现出缓慢减小的趋势,而沙尘期间AE随AOD变化复杂,当AOD大于1.8时,AE约为0.05。沙尘期间,平均AE为0.45,其中低于0.1和大于0.6的AE分别占41%和32%,表明香河作为沙尘下游地区,沙尘发生时气溶胶主要源于长距离传输的粗粒子和局地产生的细颗粒的共同贡献。雾霾天气下平均AE(1.19)是沙尘天的2倍多,其中大于0.9的AE频率分布高达93%,说明香河雾霾期间气溶胶以细粒子为主。研究结果对香河地区大气污染控制具有重要作用,可为京津冀地区大气污染治理及气溶胶气候效应研究提供参考依据。     

极干旱地区沙尘与非沙尘天气PM_(2.5)及所含金属元素的浓度特征分析

大气PM_(2.5)污染和金属元素健康风险已成为大气环境研究热点。研究目标区域位于塔克拉玛干沙漠南缘,气候极其干旱,全年降水稀少,风沙较多,沙尘天气一定程度上影响着该区域的大气环境。于2014年1月、4月、7月和10—11月在和田市城区采集PM_(2.5)样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了样品中的17种金属元素,分析了金属元素在不同季节沙尘和非沙尘气象状况下的暴露特征及与气象参数的关系,采用富集因子(EF)和正交矩阵因子(PMF)法对金属元素来源进行了分析并对健康风险进行了评价。结果表明,(1)PM_(2.5)质量浓度季节性特征表现为春季(973.5 9μg·m~(-3))夏季(728.08μg·m~(-3))秋季(366.51μg·m~(-3))冬季(259.84μg·m~(-3)),并且PM_(2.5)质量浓度与风速和温度呈正相关。(2)PM_(2.5)中金属元素质量浓度在沙尘天气(108.12~268.25μg·m~(-3))明显高于非沙尘天气(43.19~126.41μg·m~(-3)),秋季金属元素Ni、Cd和Pb出现富集,EF值分别为10.26、42.06、27.39;冬季Ni、Zn、As、Cd和Pb出现富集,EF值分别为22.46、11.03、18.49、84.35、206.03。(3)金属元素在沙尘期间的来源主要为汽车排放(17.66%)、生物质燃烧(10.58%)、化石燃料9.97%和扬沙(61.78%),非沙尘期间4种排放源的贡献分别为23.63%、20.34%、18.39%、37.63%。(4)健康风险评价结果表明,金属元素风险指数小于阈值1,可以忽略;致癌金属Cr的致癌风险值小于10~(-6),没有致癌风险,但Co、Ni、As和Cd的致癌风险值在10~(-6)~10~(-4)之间,有一定的致癌风险。