LD-3K颗粒物浓度监测仪在沙尘暴监测中的运用

本文简要介绍了LD-3K颗粒物浓度监测仪技术参数和工作原理、特点，系统的阐述了LD-3K颗粒物浓度监测仪在沙尘暴监测中的用运，及该仪器的缺陷。通过对相关系数的检验，本文分析了LD-3K颗粒物浓度监测仪在沙尘暴监测中的可行性，并得出了LD-3K颗粒物监测仪可以用于沙尘暴连续监测的结论。     

沙尘暴期间上海市大气颗粒物元素地球化学特征及其物源示踪意义

采集了2009年10月～2010年10月上海市普陀、闵行、青浦这3个区的大气颗粒物(包括沙尘暴期间),并在南通、郑州、西安、北京等沙尘暴输沙沿途城市追踪采集春季大气颗粒物样品,运用XRF及ICP-MS分别测试了样品的主量及稀土元素含量.闵行、普陀、青浦区这3个区的大气颗粒物的化学组成非常相似,表明样品物源相似.将主量元素数据UCC标准化显示,沙尘暴样品主量元素含量较非沙尘暴样品更接近于黄土,可能主要来源于西北内陆地区,部分为局地源物质.北方各城市沙尘暴样品的稀土元素配分模式一致,且与黄土相似,说明沙尘暴样品物质来源与黄土接近,以壳源物质为主,说明非沙尘暴样品与沙尘暴样品和黄土物质来源不同,有非壳源物质的混合.     

大气中颗粒物组分的ICP—AES法测定

研究了适用于大气颗粒物组分测定的采样膜、采样时间及采样量。应用ICP—AES技术,测得了6500个大气颗粒物数据。并与中子活化法进行了方法对照。     

不同材质滤膜测量大气颗粒物质量浓度和化学组分的适用性

为提高不同粒径段大气颗粒物质量浓度及化学组成测量数据的准确性,使用惯性撞击式采样器对北京、千烟洲和鼎湖山3个站点的大气颗粒物分9个粒径段进行了采集,从质量浓度偏差和化学组成的角度进行了方法学探讨.结果表明,在恒温25℃、恒湿50%平衡条件下,称量石英材质的采样膜获得的PM2.1质量浓度相对于TEOM在线PM2.5观测结果的正偏差为20%左右,正偏差诱因是环境空气相对湿度过高.干燥(10% 湿度,25℃)微环境平衡处理方法有利于采样后膜片中H2O析出,使得上述正偏差降低至8%.通过条件实验,确定了石英膜采样前后在干燥器中放置72h平衡后称重、差减获得各级质量浓度的方法,可将偏差控制在可接受范围之内.基于这种方法获得的PM2.1质量浓度与TEOM在线PM2.5观测结果呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).为达到通过化学成分重构质量浓度的需求,建立了同步使用石英膜采集样品并用于水溶性成分、有机碳和元素碳含量分析,而使用纤维素膜采样后用于金属元素分析的方案.应用上述方案对样品进行了全化学分析,对PM2.1质量进行了重构,重构获得的质量浓度与称重获得PM2.1质量浓度也呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).     

杭州市大气颗粒物浓度及组分的粒径分布

分别于2008年11月及2009年4~5月及10月采集了杭州大气颗粒物样本,测定了杭州市大气颗粒物及其化学组分[元素碳(EC)/有机碳(OC)、11种水溶性离子、20种元素]的浓度,并研究了其粒径分布特征.结果表明,杭州市大气颗粒物质量浓度、EC和OC的质量浓度、9种离子(SO42-、NO3-、K+、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、NO2-、F-)浓度的粒径分布均显双峰结构,峰值分别出现在<0.49μm的细粒径段与3.00~7.20 μm的粗粒径段; OC、EC、SO42-、NO3-、NH4+以及主要来自人为源的元素(Cu、Zn、As、Se、Sb、Cd)主要集中在<3.0μm的细颗粒物中;杭州市大气细颗粒物中二次污染严重,细颗粒物主要受工业、交通等人为源影响.     

沙尘暴期间莫高窟大气颗粒物变化及影响因素

为有效预防突发沙尘暴天气下大气颗粒物对世界文化遗产地敦煌莫高窟壁画及彩塑的污染,文章选取了第138窟内、72窟前及九层楼顶3处监测点,探讨了大气颗粒物污染特征及影响因素。结果表明:72窟前平均风速为1.57 m/s,小于起沙风速,九层楼顶平均风速为10.66 m/s,大于起沙风速,占比为98.50%,主风向为东北偏东,占比为39.85%。九层楼顶颗粒物质量浓度比其他监测点更快达到最大值。第138窟内、72窟前PM2.5日均质量浓度为(43.82±15.51)、(59.85±29.78)μg/m~3,超标倍数为0.25、0.71,九层楼顶PM2.5超出仪器上限。第138窟内、72窟前、九层楼顶PM10日均质量浓度为(58.60±21.36)、(74.43±36.52)、(3 725.41±203.41)μg/m~3,超标倍数为0.17、0.49、73.51;TSP日均质量浓度为(80.15±29.02)、(102.33±48.22)、(5 593.68±707.98)μg/m~3,超标倍数为0、0、45.61。各监测点输送颗粒物的主要风向为ENE、NE、E和N、NNE。颗粒物质量浓度与气温、气压呈负相关,与风速呈正相关,除72窟前PM2.5外,其他颗粒物质量浓度与空气相对湿度呈负相关。     

上海大气颗粒物中无机离子的粒径分布及其季节变化

为深入理解上海大气颗粒物的污染特征和来源,于2016年8月—2017年4月使用微孔撞击式采样器(MOUDI)采集了上海市不同季节18μm以下11个不同粒径段的大气颗粒物样品44套,采用双通道离子色谱对颗粒物中Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、NH+4、K+、Ca2+、Mg2+等无机离子组分进行了定量分析,研究了主要离子的浓度、粒径分布及其季节变化特征.结果表明,1.8μm的细颗粒中离子总浓度平均值在春、夏、秋、冬季采样期间分别为13.46、4.97、6.72和16.54μg·m-3,存在显著的季节变化,1.8μm的粗颗粒中离子总浓度平均值分别为4.65、3.78、5.90和4.14μg·m-3,季节变化不明显.上海大气颗粒物中SO2-4和NH+4呈单峰型粒径分布,峰值粒径由夏季的0.32～0.56μm逐渐转变为冬季的0.56～1.0μm,说明夏季时SO2-4的形成方式以气相/非均相反应为主,而冬季时以云过程为主;冬、春季时NO-3以细颗粒态为主,而夏、秋季时在3.2～5.6μm的粗颗粒出现峰值,夏、秋季较高的大气温度使得硝酸铵的气-粒平衡更偏向于气态,细颗粒态硝酸铵的浓度较低,硝酸气体与碳酸盐或海盐反应生成的粗颗粒态硝酸盐的比例因而大幅增加; K+主要存在于细颗粒中,峰值粒径为0.32～0.56μm,夏、秋季时3.2～5.6μm的粗颗粒中有较高浓度; Cl-以粗颗粒态为主,而冬、春季时在0.32～0.56μm和0.56～1.0μm的颗粒物中出现峰值,燃煤等人为过程为其主要来源.阴、阳离子平衡分析表明,除夏季外,上海的大气颗粒物呈现微弱的酸性,但0.056～0.32μm细颗粒中阴离子有明显的缺失,未定量的有机酸及浓度过低时离子色谱响应的非线性可能是导致0.056～0.32μm细颗粒中离子平衡发生显著改变的原因.研究结果可为上海大气颗粒物来源及形成机理研究提供重要的信息.     

亚青会期间南京地区气溶胶浓度变化及其与能见度的关系

为保障2014年青奥会空气质量和制定控制措施提供科学支持,利用2013年8月南京市气溶胶的观测资料,结合气象要素,分析了南京地区气溶胶浓度变化特征,并深入研究了气溶胶质量浓度与相对湿度对能见度的影响.结果表明,观测期间PM10和PM2.5质量浓度平均值分别为67.44μg·m-3和31.92μg·m-3,0.1~10μm粒径范围内的气溶胶粒子数浓度和体积浓度的平均值分别为2466.25 cm-3和19.89μm3·cm-3;对数正态分布(log-normal)拟合平均谱分布得到两个模态的中值粒径分别为0.19μm和1.12μm;局地源强是影响南京气溶胶浓度的重要因子;PM10和PM2.5质量浓度日变化略有差异,PM10浓度日变化主要受交通和边界层活动影响,PM2.5浓度日变化则主要受交通排放和光化学反应生成的二次污染物的影响;对能见度的统计分析表明,能见度随PM2.5浓度和相对湿度的增加而降低,当相对湿度小于70%时,PM2.5浓度对能见度的影响较大,当相对湿度大于70%时,相对湿度对能见度的影响较大.     

京津冀地区气溶胶季节变化及与云量的关系

利用2000年3月—2008年2月中分辨率成像光谱仪(MODIS)的卫星资料,分析了京津冀平原地区大气气溶胶光学厚度(AOD)和气溶胶细粒子组分比率(FMF)的时空分布特征. 结果表明:通过AOD与FMF的组合特征可判别气溶胶季节变化特征.冬、春季以粗粒子为主,但冬季AOD偏小,而在春季急剧增大;夏、秋季均以细粒子为主,但夏季AOD达到最大,秋季较小. 大气环流和气流后向轨迹分析表明,冬季到达北京的气流以西北冷空气为主,西北路径的气流轨迹占冬季气流轨迹总数的67%;春季主要受偏西、西北及偏北气流影响,这3类对沙尘天气有贡献的气流轨迹占春季气流轨迹总数比例之和达到60%;夏季主要以偏南气流和局地环流占优,这2类气流轨迹分别占夏季气流轨迹总数的52%和34%;秋季气流轨迹与春季的相似,但途经沙源的气流传输速度较春季慢.京津冀平原地区夏季AOD与云量(CF)呈正相关,AOD增加,特别是细粒子增加可能导致局地云量增多.      

大气气溶胶中碘形态研究进展

大气中的碘直接影响对流层中多种光化学反应并间接影响全球气候变化,因而碘的大气化学机制研究受到越来越多关注.气溶胶中的碘是其大气化学反应的最终产物,通过其赋存形态可以推测和了解碘的大气化学过程.大气碘化学理论一直认为IO3-是大气碘沉降中最主要的碘形态,但近年来的各地实测数据发现大气气溶胶中的碘形态大多以可溶性有机碘或I-为主.这种分歧说明目前的大气碘化学理论尚有待完善.本文详细介绍了近年来碘的大气化学以及气溶胶颗粒物中碘形态的研究进展.     

基于质子微探针研究的大气气溶胶单颗粒源解析

用高分辨率,高灵敏度的质子微探针对上海市人民公园大气气溶胶进行单颗粒源解析.结果发现,上海市大气主要污染源为土壤扬尘、建筑扬尘、汽车尾气和钢铁工业尘,它们对大气环境贡献率之和为80%以上.此外还发现约有13%的颗粒物无法识别,通过对这些颗粒物进行聚类分析,初步确定它们分属于2种不同污染源的亚类和一种新的未知的污染源.     

北京上空气溶胶浓度垂直廓线特征

利用2008—2010年北京地区3.5 km高空内飞机探测的气溶胶(粒径范围为0.10～3.00 μm)数据,分析了该地区气溶胶的时空分布特征. 结果表明:①气溶胶浓度(以数浓度计,下同)均随高度增加而减小,在1.5 km以上高空的气溶胶浓度垂直梯度变化明显低于1.5 km以下的垂直梯度变化. 4—11月气溶胶浓度季节变化表现为夏季最高、秋季次之、春季最低. ②气溶胶浓度廓线逐时(09:00—19:00)变化较清晰地反映出其受大气边界层演变的影响. 在0～1.5 km高空,白天气溶胶浓度高值出现在09:00—11:00,低值出现在13:00—14:00;而在1.5～3.5 km高空的气溶胶浓度时段分布与其相反. ③人为活动是影响气溶胶浓度区域水平分布的重要因子. ④将气溶胶浓度廓线垂直分布分为a、b、c 3类. 类型a的近地面气溶胶浓度(0～4 000 cm-3)低,垂直方向上变化很小;类型b的近地面气溶胶浓度(4 000～9 000 cm-3)较高,垂直递减明显;类型c的近地面气溶胶浓度特别高,量级达到104 cm-3,并在大气边界层顶(约1.5 km)附近迅速递减. 北京地区气溶胶浓度廓线以类型b居多.      

北京地区气溶胶质量浓度及组分随高度的变化

2000年6-7月在北京北郊利用气象观测塔对近地层大气中的气溶胶及其化学组分进行了观测,获得了代表夏冬2个季节的TSP,PM₁₀,PM2.5等不同尺度的气溶胶粒子质量浓度以及气溶胶中Al,Ca,Fe,S,K,Zn,Pb等30种化学元素质量浓度随高度变化的资料.结果表明:①在近地大气层中,气溶胶质量浓度随高度增加而减小,冬季尤为明显,平均而言,夏季边界层中的气溶胶质量浓度为近地层相应值的90%左右,而在冬季,这个比率变化于70%～80%之间.②大气中的元素总质量浓度随高度增加而降低,在冬季这种降低尤为明显.③对于绝大多数元素而言,它们在TSP和PM₁₀中的富集因子夏季随高度变化不大,但冬季它们在细粒子,尤其是在PM2.5中的富集因子随高度升高明显减小,而且地壳元素的减小幅度明显大于污染元素的减小幅度.      

北京市冬季气象要素对气溶胶浓度日变化的影响

对2004年1月1—15日北京气溶胶浓度与相对湿度、气压、风速、风向等气象要素的平均日变化进行分析,结果表明:北京冬季ρ(PM₁₀₎日变化明显,受气象要素的日变化影响. ρ(PM₁₀₎与相对湿度和气压呈正相关性;风速对ρ(PM₁₀)的日变化影响明显,09:00—18:00风速和ρ(PM₁₀₎变化趋势一致,呈正相关性,其他时间则呈负相关性; 风向对粗、细粒子的数浓度影响不同,细粒子数浓度在偏东风时大,西、西南风时小,而粗粒子则相反;粗、细粒子的数浓度日变化受气象要素的影响程度不同,相对于粗粒子,细粒子数浓度更易受气象要素日变化的影响.      

杭州地区大气气溶胶中重金属含量特征研究

对2004年8月～2005年5月间在杭州城区采集的大气气溶胶样品进行了7种重金属元素组成、形态等方面的分析测定;总结了大气气溶胶中各金属元素浓度的季节变化、形态分配比例和影响因素。研究结果表明：杭州市大气气溶胶浓度较高,平均值0.264 mg/m^3。气溶胶质量浓度呈明显的季节变化;气溶胶中各重金属元素的含量水平由高到低依次为：Fe、Zn、Pb、Mn、Cu、Cr和Cd;杭州市大气气溶胶中各重金属元素含量的季节变化在人为源和天然源以及气候条件等综合作用下具有一定的规律性,总体而言,春秋季高于夏冬季;各元素的形态分配比例跟它们本身的环境地球化学性质密切相关,同时也会受到气象和人为因素的影响。     

辽宁地区大气黑碳气溶胶质量浓度在线连续观测

利用2008年3月—2009年2月辽宁沈阳、大连、鞍山、抚顺和本溪ρ(黑碳)观测资料,分析了其变化特征及重要影响因子. 结果表明,5个城市小时ρ(黑碳)的变幅较大,最小值出现在抚顺秋季的2008年9月23日00:00,ρ(黑碳)为0.14 μg/m3,最大值出现在本溪冬季的2008年11月11日08:00,ρ(黑碳)为64.52 μg/m3;本溪ρ(黑碳)日均值最高,为6.87 μg/m3,其次是沈阳、鞍山和抚顺,大连的ρ(黑碳)日均值最小,为3.18 μg/m3;ρ(黑碳)日变化有明显的峰值和谷值,最高值一般出现在06:00─09:00和17:00─19:00,低值出现在02:00─04:00和12:00─15:00;风速对ρ(黑碳)有重要影响,当风速<3.5 m/s时,ρ(黑碳)随风速增大而减小,当风速>3.5 m/s时,风速对ρ(黑碳)的影响不大;后向风轨迹较好地反映污染物在不同城市区域间的传输特征,在冬季沈阳以上风区域北部影响为主;ρ(黑碳)日均值变化和大气低层垂直温度梯度变化有较好的对应关系.