Variation pattern of water-soluble ions in atmospheric at Lin＇an regional background station

为研究我国长江三角洲地区气溶胶污染的区域特征,2008年4月、7月、10月和2009年1月,在临安区域本底站利用安德森（Andersen）分级采样器进行了大气气溶胶采样,样品用离子色谱（IC）进行了分析.结果表明,临安区域本底站SO2/4-、NH4＋、K＋的浓度在粒径0.43—1.1μm出现峰值;Ca2＋、Mg2＋的浓度在粒径3.3—5.8μm出现峰值;NO3-、Cl-、Na＋的浓度在粒径0.43—1.1μm和3.3—5.8μm出现峰值.气溶胶各个粒径段上的阳、阴离子电荷比均小于2.在降水过程个例分析中,降水之后临安区域本底站的总离子浓度增加了10.9μg·m-3;粒径分布除SO2/4-和K＋有明显变化以外,其它离子没有明显变化.通过霾日和非霾日的浓度变化分析发现,细粒子中SO2/4-、NH4＋的浓度的增加是造成霾天气的主要原因.     

北京春季城区与远郊区不同大气粒径颗粒物中水溶性离子的分布特征

为比较北京城区与远郊区大气颗粒物中水溶性无机离子的组成特征,2012年4月,利用Andersen分级撞击式采样器同时在2个采样点进行大气颗粒物分级采样,样品采用离子色谱分析.结果表明,城区和上甸子大气颗粒物中水溶性无机离子总浓度分别为(83.7±48.9)μg·m-3和(75.5±52.9)μg·m-3,NO-3、SO2-4和NH+4是最主要的水溶性无机离子,分别占总离子浓度的81.2%和84.2%.粒径分布显示,Mg2+和Ca2+在5.8～9.0μm的粒径范围出现峰值,Na+、NH+4、Cl-在0.43～1.1μm和4.7～9.0μm的粒径范围出现双峰,K+、NO-3和SO2-4在0.65～2.1μm的粒径范围出现峰值.后向轨迹簇分析表明,气团来自南方时,城区和上甸子二次离子浓度分别为(92.4±40.0)μg·m-3和(95.0±35.4)μg·m-3,来自其他方向时,分别为(24.0±10.8)μg·m-3和(13.3±10.6)μg·m-3.     

长三角区域背景地区降水化学特征

为了解临安降水的化学特征及主要致酸组分,2008年5-11月在临安区域大气本底站采集了35个降水样品,分析其化学组分.结果表明,临安地区降水中无机阴阳离子体积加权平均浓度比我国城市地区低,但个别降水中无机离子浓度总量会很高;降水中Cl-和K+主要来自海洋源的贡献;SO42-,Ca2+和Mg2+主要来自非海洋源;燃煤排放产生的SO42-仍然是临安地区降水酸化的主要无机致酸组分,35场降水中,平均占到无机阴离子总量的52%,NO3-对临安降水酸化具有重要贡献,反映出长三角区域快速城市化过程中机动车数量快速增长对区域大气环境的影响在增强.     

杭州地区大气气溶胶中水溶性离子特征的城郊对比分析

长江三角洲地区大气气溶胶污染比较严重,多数城市大气中PM10为首要污染物.近年来,对杭州城区和临安区域本底站的大气气溶胶的研究逐渐被关注,但是缺乏城市地区与区域本底的对比研究.本研究通过分析杭州城区和临安区域本底地区的气溶胶中水溶性离子的浓度及其粒径分布特征,探讨了大气气溶胶的来源和输送规律.     

北京市大气气溶胶中金属元素的粒径分布和垂直分布

于2004年9月分别在北京325m气象塔的8m,80m和240m处利用Andersen分级采样器同步进行了大气气溶胶采样.样品中金属元素用电感耦合等离子体/质谱仪(ICP/MS)进行了分析.结果表明,Ca,Fe,Al,Mg,Ba,Sr和Zr在3.3-5.8μm的粒径范围出现峰值,K,Pb,As和Cd在0.65-1.1μm的粒径范围出现峰值,Zn,Sn,Cu和Ni在0.65-1.1μm和3.3-5.8μm的粒径范围出现双峰; Na,Mn,V在各粒径分布比较均匀.Al,Ca,Fe和Mg等地壳元素的浓度在80m处达到最大值,K,Pb和As等污染源排放的元素的浓度垂直分布比较均匀.     

春节燃放爆竹对大气气溶胶水溶性无机离子的影响

2007年冬季在兰州市区进行了连续30天的大气气溶胶观测取样,重点对春节燃放与非燃放烟花爆竹期间,大气气溶胶水溶性阴离子(F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO34-、SO23-、SO24-)和水溶性阳离子(Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+)的污染状况做了研究。结果显示:春节燃放烟花爆竹会使大气污染加重,大气气溶胶质量浓度日均值比非燃放期上升了22.4%,其中使气溶胶粗颗粒(TSP)上升5.5%,气溶胶细颗粒(PM10)上升55.1%,呈细粒污染加重现象。部分水溶性离子浓度在燃放期间明显升高。上升幅度最大的是K+,其次为SO32-、NO3-、NH4+、SO42-、Cl-、F-、Mg2+、Li+、NO2-等离子。除夕夜采集的大气气溶胶样品,粗细颗粒中K+浓度分别为27.413μg/m3和26.180μg/m3,比非燃放期平均含量高出10.70倍和11.52倍。     

2014年APEC期间北京及周边重点城市PM_(2.5)中水溶性离子变化特征

2014年11月北京APEC会议前后,采集了北京、天津、石家庄、保定、济南的PM2.5样品,并测定了其中Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、NH+4、K+、Ca2+、Mg2+等8种水溶性离子的质量浓度.结果表明:(1)北京市在特殊减排期内水溶性离子浓度均有显著降低,2013年是该时段的1.2—5.2倍,会后为该时段的1.5—6.1倍.其中变化较大的是Ca2+,由2.58μg·m-3降至0.494μg·m-3,其次为SO2-4、NOx,说明土壤尘、硫化物及氮氧化物的控制尤为显著.(2)APEC期间整个北京及周边城市群地区,水溶性离子特征呈现了一定的区域性特征,二次离子占水溶性离子的80%以上,模拟方程计算可知,大气气溶胶中SO2-4、NO-3和NH+4是以(NH4)2SO4和NH4NO3形式共存.水溶性离子占PM2.5质量浓度的比重均较以往及会后降低,其中北京最低为37.8%.针对区域的阴阳离子平衡计算,阴阳离子较高的相关性(R=0.974)说明了区域呈现一定的整体性特征.会后NO-3/SO2-4比值下降,说明硫化物在减排期间浓度显著降低.污染减排措施在APEC期间对大气颗粒物中的水溶性离子污染的减轻起到了积极作用.     

青藏高原不同粒径大气颗粒物元素分析

为研究青藏高原大气颗粒物化学组成特征,利用Andersen分级撞击式采样器进行大气颗粒物分级采样,建立并优化HNO3+H2O2+HF混合酸密闭消解的体系,并结合电感耦合等离子体质谱分析其中21种元素.结果表明,Na、Mg、Al、K、Ca、Fe元素浓度分别为469.12、286.61、430.75、390.92、783.59 ng.m-3和1289.32 ng.m-3,占所测元素的97.8%.粒径分布显示,Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Sr、Ba在5.8—9.0μm粒径范围出现峰值;Co、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Tl、Pb在0.43—0.65μm和5.8—9.0μm粒径范围出现双峰.     

宝鸡城郊灰霾与非灰霾天大气颗粒物中水溶性无机离子的粒径分布特征及区域传输

本文采用安德森大气颗粒物分级采样器分别采集了宝鸡城郊灰霾天和非灰霾天的大气颗粒物,利用离子色谱仪进行水溶性无机离子组分的分析,探讨了宝鸡城郊大气颗粒物中离子组分的粒径分布特征;结合风向及气团后向轨迹,分析了大气污染物的区域传输对宝鸡大气颗粒物的影响.结果显示,灰霾天城区昼夜的颗粒物污染程度重于郊区,非灰霾天相反.宝鸡城郊灰霾天细粒子(PM_(2.1))污染严重,城区高于郊区;总水溶性离子(TWSIs)对灰霾天颗粒物质量浓度的贡献率高于非灰霾天;城郊灰霾天昼夜二次离子(SNA)浓度均高于非灰霾天;灰霾天城区夜间是二次离子的重污染时段,二次离子中NO~-_3的浓度最高.城郊灰霾天昼夜Ca~(2+)的浓度均低于非灰霾天.二次离子均呈双峰分布,主峰值均在细粒子中(0.43—1.1μm粒径段),属于液滴模态.K~+呈双峰分布,峰值分别在0.65—1.1μm和2.1—10.0μm粒径段,K~+的粗细粒径分布在城郊昼夜存在着一定关联的转化.灰霾天和非灰霾天Ca~(2+)的粒径分布均呈单峰分布,峰值在4.7—5.8μm粒径段.灰霾天宝鸡东部地区污染物自东向西的区域传输是宝鸡重污染发生的重要条件.     

西安冬、夏季PM2.5中水溶性无机离子的变化特征

为探讨西安市冬、夏季水溶性无机离子的季节和空间变化特征,2010年1月和7月分别在西安城区4个站点及上风区高陵(GL)和下风区黑河(HH)连续采集2周的PM2.5样品,使用离子色谱仪分析样品中水溶性无机离子成分.结果表明,PM2.5质量浓度冬季明显高于夏季,空间变化表现为:城区站点浓度均值(172.6μg.m-3)>上风区点GL(98.9μg.m-3)>下风区点HH(81.0μg.m-3).水溶性无机离子浓度总和占PM2.5质量浓度的41.8%,其中SO24-、NO3-和NH4+是水溶性离子的主要成分,分别占总离子质量浓度的35.1%、22.6%和12.2%.Na+、Ca2+和Mg2+在冬、夏季浓度相差不大,而SO24-、NO3-、NH4+以及K+、Cl-等均明显表现为冬季浓度高于夏季.SO24-、NO3-和NH4+在冬、夏季空间变化均表现为城区站点>GL>HH,这3种离子夏季在大气中的主要存在方式为NH4HSO4和NH4NO3,而冬季主要以(NH4)2SO4、NH4NO3和NH4Cl形式存在.NO3-/SO24-的比值为0.64,表明西安市固定源仍是主要污染贡献源,但是移动源所占比例较之前研究有所上升,应采取一定措施控制机动车数量并加强排放监控.     

傅立叶转换红外光谱对大气气溶胶水溶性离子化学成分的分析方法

当前,随着全球工业化进程的不断加快,大气环境的污染日益严重,现已成为人类极为关注的一个课题,大量研究表明,气溶胶中的主要离子成分是SO42-,NO3-和NH4+,他们在PM2.5的气溶胶粒子中占40%以上,在可溶性离子中占90%以上,是影响大气降水的主要原因,并且SO42-,NO3-以及NH4+对人类的健康有很强的负作用,因此,这3种离子快速可靠的检测已成为大气科学研究的重点,本文主要介绍用FTIR光谱仪测量大气气溶胶中的SO42-,NO3-,NH4+成分和粒径的关系.     

我国4个大气背景点环境空气颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))中水溶性离子分布特征

为研究国家大气背景点颗粒物质量浓度与水溶性离子组成特征,于2013年2月、7月、9月、12月分别对4个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(F-、Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、NH+4、K+、Mg2+、Ca2+)质量浓度,结果表明:(1)可吸入颗粒物浓度水平一、二季度重于三、四季度,PM2.5、PM10年均值分别为17μg·m-3、32μg·m-3,与其他主要国家和地区背景区域浓度相当,背景点大气状况良好;(2)PM2.5中水溶性离子比重全年波动不大,为35.5%—42.2%,浓度排序为SO2-4、NH+4、NO-3Ca2+、Cl-、K+、Na+F-、Mg2+,第一季度PM10中Ca2+浓度显著升高,控制风沙尘将有效降低PM10的浓度;PM2.5及PM10中的9种水溶性离子在不同季节的浓度分布规律与颗粒物浓度类似,一季度较高,三、四季度较低;(3)二次离子是背景点区域的主要水溶性离子,浓度值与其他主要国家和地区相当.NO-3、SO2-4的物质的量浓度与NH+4存在显著相关性,相关系数r为0.7539,斜率小于1,水溶性离子中酸性离子的量比铵根离子略占优势,对气溶胶酸度产生重要贡献.     

长三角区域背景地区SO2和NOx本底特征

本研究对代表长三角区域背景地区的临安大气本底站2006-2007年的SO2和NOx数据进行分析,结果表明,实验期间,SO2和NOx年均浓度均无明显差异;SO2,NOx季节变化特点和一些城市地区的研究结果一致,都是在冬季浓度较高,夏季浓度较低,不同的是,在邻近临安本底站的上海市,SO2与NO2最高月浓度与最低月浓度的比值小于临安区域本底站SO2与NOx最高月浓度与最低月浓度的比值,说明背景地区污染物浓度更容易受到气象条件变化的影响;SO2和NOx小时浓度日变化和城市地区的双峰双谷型分布形态不同,呈现出单谷型分布形态,午后的14点左右,SO2和NOx小时浓度达到24 h中的最低值,SO2和NOx分别在凌晨0点左右和晚上20点左右达到24 h中的最大值.     

上海市郊春节期间大气颗粒物及其组分的粒径分布

利用电称低压冲击仪(ELPI)在线监测上海市嘉定区2009年春节前后不同粒径(50%切割粒径分别为:0.03、0.06、0.11、0.17、0.26、0.40、0.65、1.00、1.60、2.50、4.40、6.80μm)大气颗粒物的粒子数浓度变化.对比春节与非节日期间该地区大气颗粒物(<0.49、0.49—0.95、0.95—1.50、1.50—3.00、3.00—7.20、>7.20μm)中Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Pb 17种元素,F-、Cl-、NO 2-、SO24-、NO 3-、Na+、NH 4+、K+、Mg2+、Ca2+10种离子与有机碳(OC)、元素碳(EC)质量浓度的粒径分布.结果表明,春节对于大气颗粒物粒子数浓度的影响主要集中在0.11—1.60μm.如果以3.00μm为界将大气颗粒物划分成细(≤3.00μm)和粗(>3.00μm)颗粒物时,春节影响体现在细颗粒的元素为:Na、As、Pb,且主要集中于<0.49μm颗粒中;春节影响集中于大颗粒(>7.20μm)的元素为:Ni、Co;没有受到显著影响的为:Ca、V、Mn、Fe、Z...     

西藏日喀则地区夏、冬季大气颗粒物水溶性离子粒径分布特征

为研究日喀则不同粒径大气颗粒物中水溶性无机离子的组成特征,利用Andersen分级撞击式采样器在夏、冬季进行大气颗粒物分级采样,采用离子色谱测定NH+4、Ca2+、K+、Mg2+、Na+、SO2-4、NO-3和Cl-等8种离子浓度.结果表明,夏、冬季总离子浓度分别为9648±3030、4925±1138 ng·m-3.夏季离子浓度高低顺序为Cl-﹥Ca2+﹥NH+4﹥Na+﹥SO2-4﹥NO-3﹥K+﹥Mg2+,Cl-、Ca2+、NH+4和Na+占总离子浓度的比重为74.9%;冬季水溶性无机离子浓度高低顺序为Cl-﹥SO2-4﹥NH+4﹥NO-3﹥Ca2+﹥Na+﹥K+﹥Mg2+,Cl-、SO2-4、NH+4和NO-3占总离子浓度的比重为88.0%.夏、冬季大气颗粒物中所有水溶性无机离子的粒径分布均成双峰型.夏季,大气颗粒物中SO2-4与Mg2+(r=0.951)、Ca2+(r=0.947),NO-3与Mg2+(r=0.904)、Ca2+(r=0.843),在0.01水平(双侧)上均显著相关;冬季,细粒子中K+与Cl-(r=0.740)、SO2-4(r=0.929)及NO-3(r=0.920),在0.01水平(双侧)上显著相关.     

春节期间西安市南郊细颗粒物中水溶性离子的污染特征

运用美国R&P公司TEOM-1400a的ACCU 8通道,分8个时段采集了西安南郊的细颗粒物(PM2.5)样品.运用离子色谱分析检测了样品中9种水溶性离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3-和SO24-).结果表明,燃放烟花爆竹时段的PM2.5平均浓度及9种水溶性离子总平均浓度分别高于正常时段的1.6倍和1.3倍,其中0∶00—02∶59时段PM2.5平均浓度及9种水溶性离子总平均浓度高于正常同时段的6.6倍和5.2倍;其中Cl-、SO24-、K+和Mg2+4种离子质量浓度明显增加,分别增加了19.1倍、5.0倍、62.0倍和10.3倍.离子平衡表明燃放烟花时段的气溶胶接近中性略微偏酸性.运用主成分分析判断得知,水溶性离子主要来源于燃放烟花爆竹及少量机动车尾气和燃煤.     

临汾市PM2.5中水溶性离子季节变化特征及来源解析

利用在线监控平台获得临汾市2019年3月1日至2020年2月29日PM2.5的24 h均值及其中8种水溶性离子(NO3-、SO42-、NH4+、Cl-、K+、Na+、Mg2+和Ca2+)的监测数据,分析了PM2.5及水溶性离子浓度的季节变化特征,采用主成分分析法探讨了各种离子的主要来源.结果 表明,在研究期内,临汾市PM2.5年均浓度为57 μg·m-3,季节性特征明显,冬季最高,夏季最低,秋季略高于春季;各离子浓度依次为NO3-＞SO42-＞NH4+＞Cl-＞Ca2+＞Na+＞K+＞Mg2+;全年阴阳离子电荷当量的比值为0.86,大气气溶胶呈碱性;SO42-、NO3-与NH4+是其中的主要水溶性离子,不同季节这3种离子之和占8种离子总量的比例分别为夏季(90.98％)＞秋季(88.98％)＞冬季(87.58％)＞春季(85.68％),存在较强的SO2向SO42-、NO2向NO3-的二次转化过程.PM2.5中水溶性离子的主要来源有工业源、生物质燃烧、机动车尾气以及土壤风沙和建筑扬尘等,不同季节各污染源的贡献有较大差别.     

北京冬季一次重污染过程PM2.5中水溶性无机盐的变化特征

为了解北京冬季重污染过程大气颗粒物化学特性,利用高时间分辨率实时在线细粒子快速捕集及化学成分分析系统(RCFP-IC)对2011年2月18—24日发生的一次重污染过程PM2.5中水溶性无机离子浓度变化进行了在线观测.结合颗粒物质量浓度、气态污染物浓度及气象资料,对此次污染过程中污染物的化学成分变化特征进行了详细分析.结果表明,此次北京冬季重污染4 d中颗粒物污染严重;总水溶性无机离子平均质量浓度151.31μg·m-3,占PM2.5相对比例54%,其中NO3-、SO24-和NH4+质量浓度占总水溶性无机离子质量浓度91%,二次离子污染非常严重;硝酸根氧化率(NOR)和硫酸根氧化率(SOR)结果显示NO3-与SO24-主要通过非均相反应生成,水溶性无机盐存在形态以NH4HSO4和(NH4)2SO4为主;重污染期K+和Cl-质量浓度显著升高,Mg2+和Ca2+质量浓度下降;阳、阴离子电荷比(C/A)重污染平均值为0.8,细粒子偏酸性.     

常州市2014年降水化学组成及来源浅析

测定了2014年常州市环境监测中心所在测点降水样品的p H值、电导率和主要水溶性离子浓度,利用源贡献估算和后向轨迹分析,对降水中无机离子成分来源进行分析.结果表明,该测点2014年降水p H值和电导率的加权均值分别为4.30μS·cm-1和40.2μS·cm-1;SO2-4和NO-3是主要致酸离子,加权平均浓度分别为124.6μeq·L-1和47.8μeq·L-1;Ca2+和NH+4是主要碱性离子,加权平均浓度分别为136.6μeq·L-1和117.5μeq·L-1.源贡献估算结果表明,99%以上F-、Ca2+来自陆源,K+、Mg2+的陆源比例分别为93%、82%,SO2-4和NO-3基本来自人为源,占比在97%以上;Cl-人为输入约22%,以海洋输入为主.后向轨迹分析表明,西南气团影响次数最多,对应的酸雨频次最高;东北向气团多发秋、冬两季,酸雨概率最高,酸度最强,F-含量最高,Na+、Cl-浓度高;东-东南气团对应降水的SO2-4、NO-3和Ca2+显著高于其他3个来向,离子总浓度最高.     

国庆前后北京城区PM2.5组分污染及来源特征分析

为探究北京城区国庆前后及国庆期间PM2.5主要组分的污染及来源特征情况,采集2019年9月27日-10月14日北京市大气PM2.5样本,并测定其中碳质气溶胶(OC、EC)及8种水溶性离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、SO42-)的质量浓度,并分析PM2.5中各化学组分的浓度变化特征、来源特性及气象要素的影响,并对北京市细颗粒物进行源解析和区域传输分析.结果 表明,整个观测期间PM2.5基本呈现"M"型的变化趋势,国庆期间呈现"V"型的变化趋势.国庆期间总碳质气溶胶、水溶性无机离子质量浓度为(14.45±5.87)μg·m-3和(14.97±9.75)μg·m-3,占PM2.5质量浓度的59.7％,各组分质量浓度在国庆期间均有所下降,其中NO3-质量浓度下降最为明显,下降率达53.4％.来源分析结果表明,机动车尾气、燃煤和扬尘是大气PM2.5化学组分的主要来源,其中道路扬尘和建筑扬尘是Ca2+、Mg2+和Na+的主要来源,机动车车尾气排放是碳质气溶胶及二次无机离子的最主要来源.车流量的改变和气象因素与国庆前后PM2.5及其组分变化密切相关,PM2.5及各组分质量浓度在车流量高峰的9月30日和10月6、7日达到峰值,而1-5号移动源贡献减弱和气象要素(降水)导致了最低值的出现.较低的风速及来自于东北、西南方向的污染物输送是观测期间PM2.5较高的重要原因.