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.     

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.     

江苏沿江城市PM10和PM2.5中水溶性离子特征及来源分析

2012年3月和6月在江苏沿江七市(镇江、常州、无锡、苏州、扬州、泰州和南通)采集空气中PM10和PM2.5样品,运用离子色谱法,分析无机水溶性离子成分,并对其组成、相关性、结合形式和来源解析等方面进行研究.结果表明,春季苏南四市PM10和PM2.5质量浓度低于苏中三市,夏季反之;水溶性离子在PM2.5中所占的比例一般高于PM10,SO2-4、NO-3、NH+4是颗粒物中水溶性离子的主要成分,占总量的80%左右.PM10和PM2.5中的SO2-4和NO-3、NH+4和SO2-4、NO-3之间均具有较好的相关性;PM10中Ca2+和Mg2+显著相关,细粒子中相关性较小.NH+4和SO2-4、NO-3主要以(NH4)2SO4和NH4NO3存在于可吸入颗粒物中.春夏两季,江苏沿江城市PM10和PM2.5中的SOR均大于NOR,SO2在大气中的转化率比NOx的转化率要高;苏南地区PM10和PM2.5中的SOR和NOR高于苏中地区.运用[NO-3]/[SO2-4]的比值法研究颗粒物污染来源,表明春季的污染源主要为流动源,夏季为固定源.运用因子分析法分析颗粒物来源,燃煤、交通运输、生物质燃烧、土壤和建筑地表扬尘是春夏两季江苏沿江城市可吸入颗粒物的主要污染源.     

京津冀冬季与夏季PM_(2.5)/PM_(10)及其水溶性离子组分区域性污染特征分析

为研究京津冀地区冬、夏两季大气颗粒物质量浓度与水溶性离子组成特征,于2013年2月、7月对北京、天津、石家庄及4个国家大气背景点进行了PM2.5及PM10的采样,分析了质量浓度及9种水溶性离子,结果表明:(1)京津冀地区颗粒物污染冬季重于夏季,冬季污染水平石家庄天津北京,夏季污染天津、北京石家庄,区域内PM2.5与PM10之间有很好的相关性,相关系数r冬季为0.8796,夏季为0.8424,说明整个区域颗粒物污染有较为相近的来源,大气颗粒物污染表现出区域性特征;(2)京津冀地区PM2.5及PM10中的9种水溶性离子浓度规律为NO-3、SO2-4、NH+4Cl-、Ca2+K+、Na+F-、Mg2+.该地区水溶性离子污染冬季最重为石家庄,夏季则为北京;(3)在京津冀地区二次离子NO-3、SO2-4、NH+4是主要的污染离子,3种离子质量浓度总和在PM2.5、PM10中冬季分别占48.9%、27.8%,夏季分别占58.7%、48.5%.二次离子主要集中在PM2.5中,其对细离子浓度的升高起到直接作用,且二次离子的构成关系也在发生变化.整个区域向硝酸型污染转变,二次离子的季节分布也呈现区域特征,冬季NO-3离子质量浓度比重最大.夏季则为SO2-4;(4)粒径越小富集水溶性离子的能力越强,在PM1中分布了50%以上的水溶性离子,73.9%—94.8%的水溶性离子分布在PM2.5中.     

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.     

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.     

石家庄冬季道路积尘水溶性离子污染特征及来源分析

为了解石家庄市城市道路积尘水溶性离子组分特征及来源,于2015年冬季使用移动采样法收集城市道路积尘样品,经离子色谱仪分析其水溶性离子组分,用相关性分析和比值分析法解析其污染特征,用主成分分析法初步推断其主要来源.结果表明,10种水溶性离子(Na+、NH+4、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO-2、NO-3、SO2-4)占道路积尘PM2.5的15.31%、PM10的11.15%,Ca2+和SO2-4的百分含量在PM2.5和PM10中均大于1%;其中Ca2+在10种离子中所占比例最高、SO2-4次之,PM2.5和PM10中NO-3/SO2-4分别为0.24和0.18;颗粒物总体偏碱性,且PM2.5较PM10碱性更强;推测其来源于机动车排放、大气中燃煤、生物质燃烧和建筑尘的沉降及绿化带尘土.     

绵阳市PM2.5中水溶性离子特征及来源分析

为研究绵阳市PM2.5中水溶性离子污染特征及来源,于2018年4月15日-2019年2月28日在绵阳市设置5个采样点位进行样品采集,利用Dionex ICS-2000离子色谱仪分析了9种离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+),并通过SPSS进行来源解析.结果 表明,绵阳市ρ(总水溶性离子)年均值为20.8 μg·m-3,在PM2.5中w(总水溶性离子)为46.6％.离子中质量浓度大小顺序依次为:ρ (NO3-)＞ρ(SO42-)＞ρ(NH4+)＞ ρ(Ca2+)＞ ρ(K+)＞ρ(Cl-)＞ ρ(Na+)＞ ρ(Mg2+)＞ ρ(F-),其中SNA(二次离子NO3-、SO42-、NH4+)为水溶性离子主要组成部分,水溶性离子中w(SNA)为86.4％.水溶性离子质量浓度季节变化趋势为:冬季＞秋季＞春季＞夏季,除Mg2+外其余离子质量浓度季节变化趋势与总离子浓度趋势一致,ρ(Mg2+)夏季与春季相当.SNA间具有较好的相关性,表明二次离子来源具有高度相似性,NH4+与SO42-摩尔当量浓度线性拟合斜率大于0.75,表明绵阳市大气环境为富氨状态,二次离子主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在.污染天NO2、 w(NO3-)和NOR(氮氧化率)均增大,且污染水平越严重w(NO3-)增幅越大,而w(SO42-)和w(NH4+)基本不变,表明NO3-增加导致PM2.5浓度升高.四季SOR(硫氧化率)和NOR均大于0.1,表明NO3-、SO42-主要来源于气态污染物二次转化,受温度和湿度影响,SOR值夏季最高,NOR值夏季最低冬季最高.SPSS来源解析结果显示绵阳市PM2.5中水溶性离子主要受二次转化、生物质燃烧以及扬尘源影响,三者合计贡献率为82.7％.     

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.     

闽南重点城市春季PM2.5中水溶性无机离子特征研究

对闽南地区重点城市春季 PM2.5中水溶性离子的污染状况进行剖析,分析和探讨了闽南地区同城化进程中重点城市PM2.5中水溶性离子污染的共同点和差异点,以期在当前空气污染日益严重的趋势下为闽南地区的大气污染控制提供依据.于2011年春季3月7—16日在福建省闽南地区重点城市厦门城区与郊区、漳州和泉州城区同步用聚丙烯纤维滤膜采集大气PM2.5样品,滤膜经超声萃取后用离子色谱仪分析样品中F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+等9种离子组分的质量浓度.结果表明,(1)闽南地区重点城市春季PM2.5的质量浓度变化具有较好的一致性,PM2.5的平均质量浓度为94.14μg·m-3,二次离子SO42-、NO3-和NH4+的质量浓度变化范围为14.66~66.68μg·m-3,平均质量浓度为32.43μg·m-3,占总水溶性离子的83.30%,主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在;与国内其他主要城市相比,闽南地区PM2.5中二次离子浓度水平偏高,二次污染严重.(2)NO3-/SO42-和SOR、NOR值均表明闽南地区固定源污染对水溶性离子的贡献大于流动源,但厦门流动源的贡献占了更高的比重;与国内其它地区相比,闽南地区由于春季潮湿多雨,硝酸盐化速率较高,也是导致二次离子污染水平较高的原因之一.(3)作为滨海地区,闽南地区 PM2.5中水溶性离子的主要贡献者主要来自人为源,而非海盐离子.