南京城市大气氨-铵的高频演化及其气粒转化机制

本研究于2018年秋季利用在线气体和气溶胶组分监测仪以高时间分辨率连续测定南京市大气中的气体(主要是NH_3)与二次无机气溶胶(主要是NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-))浓度,借此研究污染和非污染期城市大气NH_3和NH_4~+的演化规律,进而探讨NH_3-NH_4~+气粒转化过程中的化学机制.结果表明,观测期间NH_3和NH_4~+浓度的平均值(±1σ)分别为(15. 3±6. 7)μg·m-3和(11. 3±7. 8)μg·m-3,且日变化在污染和非污染事件中呈现出显著的差异.综合在线观测的NH_3和NH_4~+浓度数据,通过计算潜在源贡献因子,分析了NH_3和NH_4~+的潜在贡献源区在重污染过程受长距离污染传输影响较小,证明城市也是NH_3排放的重要热点地区.进一步分析发现,NH_3-NH_4~+的气粒转化是影响NH_3和NH_4~+日变化的主要驱动因子.具体体现在:低温、高湿(温度在7. 5～12. 5℃,湿度在50%～90%)时,NH_3和NH_4~+的气固转化速度较快,NH_3与酸性物质反应生成更多的NH_4~+,使得(NH4)2SO4和NH4NO3的形成从而导致污染事件的加剧.研究结果有助于厘清城市大气NH_3的来源和转化机制及其对颗粒物的潜在贡献.     

广西背景大气中生物质燃烧对碳质气溶胶组成和吸光性的影响

碳质气溶胶是大气细颗粒物（PM_2.5）的重要组成部分,对空气质量、人体健康和气候变化均有重要影响.针对生物质燃烧（BB）这一碳质气溶胶的重要来源,于2017年11月至2018年10月在广西壮族自治区背景地区采集了PM_2.5样品,分析了样品中的碳质组成、糖类化合物和水溶性棕色碳（BrC）的吸光系数（b_abs）.使用气团老化指数（AAM）校正LG浓度以消除LG降解带来的影响,进而结合贝叶斯混合模型与分子示踪剂法量化了BB对有机碳（OC）的贡献率,并通过相关性分析法探讨了BrC的可能来源.结果表明,研究期间AAM指数平均值为0.40±0.28,表示LG存在光化学降解过程.农作物秸秆是广西地区最主要的生物质燃料类型,在未考虑LG降解下,全年玉米、水稻和甘蔗秸秆焚烧排放的OC分别占总OC的22%、23%和18%;考虑LG在大气中的降解后,相对贡献率分别降低至16%、21%和17%.LG的降解会导致BB对OC的贡献率评估被低估,经过AAM指数校正后,全年BB对OC的贡献率平均值为49.0%.水溶性BrC的b_abs全年的平均值为（8.7±10.7） Mm^-1,其中BB、化石燃料燃烧以及初级生物气溶胶排放可能是BrC的重要来源.     

南京秋季大气PM2.5中类腐殖质的光学性质与来源分析

类腐殖质(humic-like substances, HULIS)是水溶性有机碳(WSOC)中具有吸光特性的重要组分,对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响.尽管目前对HULIS的研究很多,但不同方法分离机理不同,对于HULIS的分离与测定仍然缺乏统一的标准,针对HULIS分离方法的研究很少.固相萃取法(solid phase extraction, SPE)因其操作简单、分离效果较好而被广泛应用,但对于低浓度样品仍存在检出限较高、回收率较低的问题,且很少有人关注提纯过程中流程空白所包含的含碳组分及其吸光能力.本研究通过调整活化溶液(0.01 mol·L^-1 HCl溶液+甲醇+2%NH₃H₂O/MeOH)与洗脱溶液(2%NH₃H₂O/MeOH)用量的比例对提纯方法进行优化.结果表明,应用优化后的方法对流程空白进行测量时,检出限(MDL)降低到0.035 mg·L^-1以下,精密度RSD <5.41%(n=20),标准品回收率达到95%,在保证回收率的情况下减少了流程空白,提高了样品的精密度,使测定浓度较低的HULIS含量成为可能.为了探究生物质燃烧期间含碳组分的光学特性和来源特征,本研究对2017年10月6日至11月9日南京北郊秋季大气气溶胶样品进行采集.采样期间PM_2.5的浓度为(87.9±43.7)μg·m^-3,WSOC和类腐殖质碳(HULIS-C)的浓度分别为(4.2±2.3)μg·m^-3和(3.6±2.0)μg·m^-3,HULIS-C占WSOC的比例为47.3%,是WSOC中的重要组成部分.本研究还对HULIS在330—400 nm波段的吸光进行测定,使用Angstrom指数(absorption angstrom exponent,AAE)进行表征,得到采样期间AAE的值为2—7,说明HULIS污染主要来自二次转化.后向轨迹结果表明,重污染期间污染物来源为本地生物质燃烧和区域或者长距离气团的输送.