燃煤工业城市大气细颗粒物中水溶性无机离子的季节变化特征及来源解析——以邯郸市为例

为探究典型燃煤工业城市邯郸市的大气细颗粒物(PM2.5)污染水平及水溶性无机离子特征,于2016年1—12月采集了当地大气PM2.5样品,然后利用离子色谱法测得水溶性无机离子的组分,分析了不同季节水溶性无机离子随PM2.5的浓度变化特征。通过对PM2.5中的阴离子、阳离子进行分析发现,SO4^2-、NO3^-和NH4^+在春夏秋冬四季均为PM2.5中的主要离子成分,SO4^2-、NO3^-和NH4^+的浓度之和在春夏秋冬四季占各季节总的水溶性无机离子浓度的百分比分别为84.6%、77.4%、89.9%、62.5%。其中,在春季和冬季含量最高的3种离子分别是NO3^-、SO4^2-和NH4^+,夏季含量最高的3种离子分别是SO4^2-、NH4^+和NO3^-,而秋季含量最高的3种离子分别是NH4^+、SO4^2-和NO3^-。相关性分析发现,2016年春季、夏季和秋季PM2.5为酸性,冬季为碱性。SO4^2-、NO3^-、NH4^+浓度分析表明,冬季PM2.5中的一次建筑扬尘排放较多。通过主成分分析法得出,PM2.5中水溶性无机离子主要来源于二次转化和生物质燃烧。     

杭州城区春节PM2.5中水溶性离子在线观测

利用大气细颗粒物水溶性组分在线连续监测分析系统(AIM-URG9000D),考察了杭州城区春节期间PM2.5中无机水溶性离子的浓度变化范围,探讨了这些离子的日变化特征和影响因素,同时分析了集中燃放烟花爆竹对水溶性离子浓度的影响。结果表明,SO2-4、NO-3、NH+4是PM2.5中水溶性离子的主要成分,分别占全部水溶性组分的33.3%、28.4%、19.4%;强致癌物质NO-2浓度为2.07μg/m3,远大于膜采样结果;NO-3与SO2-4的质量比为0.85,表明机动车尾气排放导致的大气污染正逐步加重;各水溶性离子有着各自不同的日变化规律。相关性分析表明,NH+4与NO-3、SO2-4的相关系数分别为0.92、0.81;K+、Cl-、Mg2+3者之间的相关系数均在0.9以上。烟花爆竹燃放期间,PM2.5浓度急剧上升,Cl-、SO2-4、K+、Mg2+浓度分别达到燃放前的18、6、53、76倍。     

采暖期大气颗粒物PM1.0和PM2.5中水溶性离子污染特征

为了解采暖期大气PM_(1.0)和PM_(2.5)中水溶性离子污染特征,采集哈尔滨市2014年11月至2015年3月采暖期PM_(1.0)和PM_(2.5)的样品,进而分析其中的水溶性离子(F-、Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、NH+4、K+、Mg2+、Ca2+)的质量浓度。结果表明:PM_(1.0)和PM_(2.5)中的水溶性离子具有相同的变化趋势。采暖期间PM_(1.0)和PM_(2.5)中9种水溶性离子质量浓度总和分别为25.4~60.7μg/m~3和38.8~78.0μg/m~3。在PM_(1.0)和PM_(2.5)中NH+4、NO-3、SO2-4占比较高,而F-、Mg2+占比较低。PM_(1.0)和PM_(2.5)中9种水溶性离子质量浓度均为夜间大于白天。在PM_(1.0)和PM_(2.5)中,Mg2+和NH+4、F-和Cl-呈显著相关,说明它们来自相似的污染源,在PM_(1.0)中的K+和Ca2+显著相关,故它们受相似的污染源的影响。根据酸度与各离子的相关性,得出SO2-4和NH+4是控制大气颗粒物酸碱性的主要离子。另外,气象因素对PM_(1.0)和PM_(2.5)的浓度有影响。     

大同市大气颗粒物浓度与水溶性离子季度分布特征

为研究大同市大气颗粒物质量浓度与水溶性离子组成特征,于2013年2、7、9、12月,分别对大同市及其对照点庞泉沟国家大气背景点进行了PM2.5及PM10的采样,通过超声萃取-IC法测定了样品中的9种水溶性离子,结果表明,大同市大气颗粒物污染1、4季度重于2、3季度,PM2.5季度均值全年均未超标,PM10仅第1季度超标1.4倍,污染状况总体良好,PM2.5与PM10相关系数R为0.75,说明大同市颗粒物污染有较为相近的来源,且不同季节均以粗颗粒物为主;大同市PM2.5中水溶性离子浓度分布为SO2-4、NO-3、NH+4Cl-、Ca2+K+、Na+F-、Mg2+,PM10中Ca2+浓度仅次于SO2-4、NO-3,控制扬尘将有效降低PM10的浓度;PM2.5及PM10中的9种水溶性离子在不同季度的浓度与颗粒物浓度分布规律类似,1、4季度较高,2、3季度较低;由阴阳离子平衡计算结果可知,相关性方程的斜率K为1.045,表明大同市大气颗粒物中阳离子相对亏损,大气细粒子组分偏酸性。NO-3与SO2-4浓度比值均小于1,大同市以硫酸型污染为主,大气中的SO2-4主要来源于人类活动排放。     

天津市PM10和PM2.5中水溶性离子化学特征及来源分析

2011年5月—2012年1月在天津市南开区设立采样点,采集大气中PM10和PM2.5样品。采用离子色谱法测定颗粒物中水溶性无机阴离子、阳离子成分,分析其主要组成、季节变化及污染来源。结果表明,天津市PM10中离子平均浓度为71.2μg/m3,占PM10质量浓度的33.7%。PM2.5中离子平均浓度为54.8μg/m3,占PM2.5质量浓度的39.6%。NH+4、SO2-4、NO-3等二次离子含量较大,且夏季含量均为最高。颗粒物总体呈酸性,PM10中∑阳离子/∑阴离子平均值为0.92,PM2.5中该比值为0.75。来源分析发现,PM10可能主要来源于海盐、工业源、二次反应及土壤和建筑尘等,PM2.5则主要来源于海盐污染源、二次反应及生物质燃烧。     

南京市冬季PM2.5中水溶性离子污染特征研究

基于城市超级站对2018年12月—2019年2月南京市在线水溶性离子污染特征进行研究。结果表明：监测期间水溶性无机离子(WSIs)质量浓度均值为45.7μg/m3,占PM2.5的67.8%,各离子排序为NO3-＞ SO42-＞NH4+＞Cl-＞K+＞Ca2+＞Na+＞Mg2+。二次离子（SNA）是PM2.5主要组分,大气气溶胶呈中性。各离子日变化存在差异,SNA变化趋势和WSIs基本一致。南京市冬季存在明显SO2和NO2向SO42-和NO3-二次转化;NO3-/SO42-均值为1.96,移动源增量大于固定源。通过相关性和三相聚类分析可知,SNA主要结合方式为(NH4)2SO4和NH4NO3。主成分分析表明,南京市冬季PM2.5中水溶性离子主要来源是二次转化,燃煤、生物质燃烧和土壤建筑扬尘也有贡献。     

南通市冬季PM2.5中水溶性离子污染特征

根据南通市2016和2017年冬季大气多参数站自动监测PM2.5数据和在线离子色谱分析仪Marga监测的PM2.5中水溶性离子数据,分析了南通市冬季PM2.5中水溶性离子污染特征。结果表明,南通市2016和2017年冬季,ρ(PM2.5)分别为58和54μg/m 3,均高出其年均值(14μg/m^3);ρ(水溶性离子)总占ρ(PM2.5)百分比分别为74.5%和74.3%;二次离子ρ(NO3^-、SO4^2-和NH4^+)占ρ(PM2.5)百分比分别为66.8%和66.6%;各水溶性离子占比大小依次为:NO3^-、SO4^2-、NH4^+、Cl^-、K^+、Na^+、Ca^2+、Mg^2+。对ρ(NO3^-)/ρ(SO 4^2-)分析表明,移动源已经成为南通市冬季的主要污染源,且呈逐年增强趋势。对氯氧化率和硫氧化率的分析表明,南通市冬季存在较明显的二次污染,SO2的转化程度大于NO2。除Na^+和Mg^2+外,其他离子与PM2.5均呈显著相关性,NO3^-、SO4^2-与NH4^+之间的相关系数最高,Cl^-与除Na^+外的所有阳离子均呈显著相关性。     

齐齐哈尔市春季PM2.5中水溶性离子特征分析

2014年4—6月,在齐齐哈尔大学设立采样点,采集PM2.5样品。采用离子色谱法测定其中的主要水溶性无机离子,分析主要组成及污染来源。结果表明,齐齐哈尔市春季PM2.5平均质量浓度为46μg/m3,水溶性无机离子平均质量浓度为20.67μg/m3,占PM2.5质量浓度的42.82%。齐齐哈尔市PM2.5中二次组分主要以酸式硫酸盐形式存在。来源分析发现,PM2.5主要来源于移动源(如汽车尾气)、生物质燃烧及垃圾焚烧、固定源(化石燃料燃烧)、土壤及建筑尘。     

宁波市PM10、PM2.5中水溶性无机阴离子浓度水平及分布特征

研究了宁波市PM10、PM2.5中无机阴离子浓度水平及分布特征。结果表明,PM10中Cl-为1.00μg/m3,具有较明显的海洋特征,SO24-、NO3-离子浓度为9.90、3.70μg/m3;Cl-主要存在于粒径为2.5-10μm的颗粒物中,而NO3-、SO42-主要存在于PM2.5中,成为PM2.5的重要组成部分。PM10中水溶性无机阴离子季节变化明显,呈冬天高,夏天低的趋势。     

齐齐哈尔市春季大气中PM2.5的污染特征分析

2013年4—6月分析了齐齐哈尔市大气PM2.5的浓度特征、元素组成、水溶性离子及其来源,并利用单颗粒分析技术获得了单颗粒的形貌、化学组成及粒度分布。结果表明,监测周期PM2.5日均质量浓度为34μg/m3,受气象条件影响显著。PM2.5单颗粒类型主要为烟尘集合体、飞灰和矿物颗粒,分别来源于煤炭燃料的燃烧、机动车尾气排放和扬尘。其中约90%的PM2.5颗粒粒径小于1.0μm,属大气细粒子。全样分析表明,PM2.5主要组成元素是Al、Fe、Ca、K、Mg和Na,而Zn、Cu和Pb因受到人为污染富集度较高。SO42-、NO3-和Cl-为PM2.5主要监测到的水溶性阴离子,NO3-与SO42-的质量浓度比说明了固定排放源对齐齐哈尔市春季大气PM2.5的贡献大于移动排放源。     

2013年苏州春季一次重污染天气的过程分析

研究了2013年3月在江苏范围内的一次重污染天气过程，重点分析苏州在此次污染过程中大气污染的变化特征。污染过程中，苏州市颗粒物浓度上升较为明显， PM10的小时质量浓度最高达548μg／m3， PM2．5质量浓度也达到197μg／m3，污染持续时间为2 d，3月8—9日当地空气质量均达到中度污染水平。根据后向轨迹模型、颗粒物离子浓度的分析，此次污染是由外来浮尘及苏州本地污染物排放所造成的区域霾污染影响所致。根据监测结果与实际污染特征，针对性地提出了对策和措施。     

中国北方地区采暖期颗粒物污染现状

分析了2013—2016年冬季采暖期与非采暖期中国北方地区颗粒物污染现状及时空变化特征。结果表明:中国北方地区空气污染比较严重,采暖期尤为突出。2016年,中国北方地区重度及以上污染天数比例超过10%,采暖期优良天数比例较非采暖期下降22.8%,重度及以上污染天数比例升高10.1个百分点。颗粒物浓度呈现明显的冬季高、夏季低的特点,最高值一般出现在12月至次年1月,最低值一般出现在7—9月。2013—2016年,北方地区空气质量呈较为明显的改善趋势,PM_(10)和PM_(2.5)浓度总体呈下降趋势,但2014年以来采暖期同期比较显示,PM2.5浓度呈缓慢升高趋势,采暖期空气污染形势十分严峻。颗粒物浓度呈现明显的空间分布规律,采暖期石家庄、保定、衡水、邢台、邯郸、安阳等城市为京津冀区域污染最严重的城市。     

2018年长三角一次持续重污染过程分析

利用常州市6个环境空气质量评价点PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和水溶性离子数据，结合后向轨迹、激光雷达探空资料、气象资料等，分析了2018年1月29日—2月2日长三角区域一次持续重污染过程。结果表明，重度污染时次高达94 h，PM_2.5最高值达235 μg/m³，由外来输送污染物与本地排放的污染物叠加而成，在不利气象条件影响下，污染物在长三角区域长时间滞留；重污染期间，污染物日变化规律显示，PM_2.5受外来源影响更显著，而SO₂、NO₂受本地污染源影响更显著，水溶性粒子组分与常州市本地源存在较大差异，其中NO₃^-、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺和SO₄^2-值增加最为明显，较污染前分别增加了9.1，5.9，4.3，4.2和4.1倍；K⁺值升高较快，说明污染期间也受到了生物质燃烧的影响。此外，NO₃^-和SO₄^2-在空气质量较好时，在水溶性离子中的占比日变化幅度较大，而在重污染期间，NO₃^-和SO₄^2-日变化幅度明显减小。     

贵阳市夏季大气颗粒物及多环芳烃污染特征研究

采集贵阳市老城区夏季5个典型监测点(太慈桥、贵州师范大学、大西门、省政府及省植物园)的样品进行PM2.5、PM10质量浓度分析。同时对PM2.5中PAHs的质量浓度进行分析。结果表明:贵阳市夏季PM2.5和PM10浓度排序均为太慈桥省政府大西门贵州师范大学省植物园,且PM2.5和PM10之间有良好的相关性,PM10=0.931 3 PM2.5+0.019 4,R2=0.996 7,PM2.5污染较重。此外,5个监测点总PAHs和苯并(a)芘的分析结果均为太慈桥省政府大西门贵州师范大学省植物园,苯并(a)芘浓度均未超标。     

台州市酸雨污染现状及其对策分析

通过对近十年来的酸雨监测资料的收集分析,结合同期台州市大气环境中二氧化硫和氮氧化物的监测数据,采用秩相关系数法,对酸雨污染趋势和成因进行分析和讨论,并提出针对性措施,以期为台州市以及类似地区的大气污染、酸雨污染等防治工作提供政策参考。     

气质联用法测固定污染源中三氟甲烷、四氟甲烷、六氟乙烷和六氟化硫

建立了固定污染源排气中三氟甲烷、四氟甲烷、六氟乙烷和六氟化硫的采样和气质联用分析方法,检出限分别为0.06、0.15、0.21、0.71 mg/m3,精密度在3.2%以下,相关系数大于0.999 6,并对浙江省内2家典型企业排放的温室气体进行了监测,实际样品监测结果表明,该方法能够满足废气中4种温室气体的监测要求。     

西宁市城区冬季PM2.5和PM10中有机碳、元素碳污染特征

2014年11月—2015年1月对西宁市冬季开展PM_(2.5)和PM_(10)的连续监测。利用DRI 2001A型热光碳分析仪(美国)对有机碳和元素碳进行分析,结果表明:西宁市冬季PM_(2.5)和PM_(10)中碳气溶胶所占比例分别为33.13%±6.83%、24.21%±6.27%,说明碳气溶胶主要集中在PM_(2.5)中;OC/EC值均大于2,说明西宁市大气中存在二次污染;SOC占PM_(2.5)和PM_(10)的质量浓度比例分别为46.50%和57.40%,PM_(2.5)中SOC浓度占PM_(10)中SOC浓度的61.88%,说明SOC主要存在于PM_(2.5)中,且SOC形成的二次污染和直接排放的一次污染都是西宁市碳气溶胶的主要来源;与其他城市比较发现,西宁市冬季PM_(2.5)中的碳气溶胶含量普遍高于其他城市,PM_(10)中OC质量浓度相对其他城市较高,EC质量浓度偏低;OC和EC的相关性不显著,说明来源不统一;进一步对OC和EC各组分质量浓度进行分析知,西宁市冬季碳气溶胶主要来源于机动车汽油排放、燃煤和生物质燃烧。     

Study of urban atmospheric pollution in Navarre (Northern Spain)

An ambient air quality study was undertaken in two cities (Pamplona and Alsasua) of the Province of Navarre in northern Spain from July 2001 to June 2004. The data were obtained from two urban monitoring sites. At both monitoring sites, ambient levels of ozone, NO_x, and SO₂ were measured. Simultaneously with levels of PM₁₀ measured at Alsasua (using a laser particle counter), PM₁₀ levels were also determined at Pamplona (using a beta attenuation monitor). Mean annual PM₁₀ concentrations in Pamplona and Alsasua reached 30 and 28 μg m⁻³, respectively. These concentrations are typical for urban background sites in Northern Spain. By using meteorological information and back trajectories, it was found that the number of exceedances of the daily PM₁₀ limit as well as the PM₁₀ temporal variation was highly influenced by air masses from North Africa. Although North African transport was observed on only 9% of the days, it contributed the highest observed PM₁₀ levels. Transport from the Atlantic Ocean was observed on 68% of the days; transport from Europe on 13%; low transport and local influences on 7%; and transport from the Mediterranean region on 3% of the days. The mean O₃ concentrations were 45 and 55 μg m⁻³ in Pamplona and Alsasua, respectively, which were above the values reported for the main Spanish cities. The mean NO and NO₂ levels were very similar in both sites (12 and 26 μg m⁻³, respectively). Mean SO₂ levels were 8 μg m⁻³ in Pamplona and 5 μg m⁻³ in Alsasua. Hourly levels of PM₁₀, NO and NO₂ showed similar variations with the typically two coincident maximums during traffic rush hours demonstrating a major anthropogenic origin of PM₁₀, in spite of the sporadic dust outbreaks.     

内蒙古干草原冬、春季大气气溶胶的若干特征观测研究

内蒙古半干旱草原区大气气溶胶浓度以及散射等特性对生态环境、气候变化与预测研究有重要意义,文利用2009年1～4月在锡林浩特观象台草原站的观测资料,分析了冬、春季背景大气气溶胶质量浓度、黑碳质量浓度、散射系数的分布特征。研究发现,背景天气下,PM10、PM2.5、PM1.0浓度值都较低,平均值分别为22.7、9.5、6.1μg/m3,3种PM浓度值间的相关性不同;黑碳浓度平均值为0.59μg/m3,小粒子中的含量较高,其日分布规律受人类活动影响较大,与各PM浓度分布有较大不同;散射系数平均值为31.2Mm-1,与PM10、PM2.5、PM1.0、黑碳质量浓度都显著相关。三种PM中,PM2.5对散射和吸收的影响最大。风速、相对湿度对不同粒径的PM以及黑碳浓度、散射系数的影响有所不同。