夏季青岛大气粗细粒子中微量元素的浓度、溶解度及干沉降通量

利用2016年6~7月在青岛采集的PM_(2.5)和总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析其中12种微量元素总态和溶解态浓度,讨论了微量元素在粗、细粒子中的浓度及溶解度的分布特征,并估算了微量元素的沉降通量.结果表明,青岛气溶胶中地壳元素Al、Fe、Sr、Mn、Ba总态浓度的55%~60%集中在粗粒子中,人为元素Cr、Ni、V、Zn、Pb、As、Cd的65%~85%集中在细粒子中.但无论是地壳元素还是人为元素其溶解态浓度均主要分布在细粒子中,Al、Fe、Mn、Ba在细粒子中的占比为50%~80%,Cr、Ni、V、Zn、Pb、As、Cd的为70%~90%.微量元素溶解度在细粒子中的高于粗粒子中的,细粒子中微量元素的溶解态浓度与酸组分呈显著正相关,溶解度与p H呈显著负相关,表明酸化作用可能是影响细粒子中微量元素溶解度的主控因子.不同微量元素的总沉降通量中溶解态部分的贡献不同,Al和Fe溶解态部分的贡献仅为1%~2%,Sr、Ba、Cr、Pb的约为30%~40%,Mn、Ni、V、Zn、As、Cd的约为50%~60%.大气沉降的溶解态Fe可支持(194±150)mg·(m2·d)-1浮游植物碳的生产,对黄海初级生产力的贡献约为10%.     

青岛大气气溶胶中无机氮组分的粒径分布特征

2005年7月～2006年8月对青岛大气气溶胶进行为期1a的连续观测,分析了气溶胶颗粒以及气溶胶中无机氮组分(NO2-N、NH4-N、NO3-N)的粒径分布。结果表明:颗粒物随粒径分布全年呈现明显的双峰分布,最高峰值出现于0.43～0.65μm的积聚模态,次峰值出现于3.3～4.7μm的粗模态,春季三月沙尘期间的粗模态峰值最为明显。NO3-N的分布略微复杂,夏、春季节与颗粒物类似呈现双峰分布,在粗粒态和细粒态上各出现峰值,而秋冬季节呈现单峰分布,最高峰值均出现在积聚模态;NO2-N性质不稳定,无明显的季节变化规律,但其全年平均却表现出一定的规律,呈现多模态分布;NH4-N的粒径分布的峰值均呈现单峰分布,峰值出现于0.43～0.65μm的积聚模态,无明显的季节变化。另外研究发现,春季沙尘天气和夏季海盐组分都对青岛大气气溶胶颗粒物及其中无机氮组分的粒径分布均有一定影响。     

青岛大气气溶胶水溶性无机离子研究:季节分布特征

为了全面了解当前青岛地区大气气溶胶中水溶性组分的特征及来源,于2008年1～12月在青岛市区连续采集了总悬浮颗粒物(TSP)样品,运用离子色谱法对其主要的水溶性阴阳离子进行了分析.结果表明,SO24-、NO3-、NH4+和Cl-是TSP中水溶性离子的主要成分,四者质量浓度之和占总水溶性离子质量浓度的86.9%.TSP及其水溶性组分存在明显的季节变化,其来源也存在多源性.Na+、NH4+、Ca2+、F-、Mg2+均为冬季最高,夏季最低,K+、PO34-为秋季最高,夏季最低,Cl-为冬季最高,秋季最低,NO3-则为春季最高,夏季最低,而SO24-为春季最高,秋季最低.不同天气对颗粒物和气溶胶中水溶性离子影响很大.颗粒物浓度在晴天时最低,其次是雾天,再次是烟雾和霾,沙尘天气下质量浓度最高.Na+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-和PO34-在烟雾天气下的平均浓度最高,而NH4+、K+、NO3-和SO24-则是在霾天气下质量浓度最高.     

青岛沿海地区大气气溶胶浓度与主要无机化学组成

从 1997-09～1998-11期间 ,5次监测大气气溶胶 ,获得了青岛沿海地区气溶胶 (TSP、PM₁₀ 、PM_2.5)的质量浓度 .气溶胶中直径 <2.5μm的细粒子质量浓度约占TSP总浓度的 50% ;<10μm的粒子的质量浓度则占TSP总浓度的 75% .对气溶胶中主要可溶性离子组分的分析表明 :TSP中可溶性离子的质量浓度占总质量浓度的40%以上 .其中主要可溶性离子为SO^2-₄、NO^-₃ 、NH⁺₄ .这 3个离子的质量浓度约占可溶性离子总浓度的 70% ,而且主要存在于细粒子中 ,表明其主要来自二次气溶胶 .冬季气溶胶浓度大大高于其它季节 .     

青岛沿海大气气溶胶中海盐源的贡献

重点研究青岛沿海地区大气气溶胶的海盐来源 .在 Na主要来自于海盐 ,Cl存在亏损的情况下 ,为确定大气气溶胶中的海盐源贡献率 ,将 Na和 Cl作为海盐源参比元素计算得到的海盐源贡献率分别作为上限和下限 ,得出青岛沿海地区大气气溶胶中海盐源的年均质量浓度贡献率大致为 6.3%～ 9.7%.海盐源对气溶胶的贡献随气溶胶粒径增大而增加 .青岛沿海大气气溶胶氯亏损在 36.2 %～ 65.9%范围内 ,是大气中气态无机氯的来源之一 .     

南、黄海及青岛地区大气气溶胶中无机氮组分的研究

于2004年冬季在青岛地区采集了大气气溶胶TSP(总悬浮颗粒物)样品,并于2005年3月和5月航次采集了黄、南海TSP和安德森分级样品,分析了气溶胶中无机氮组分(NO2-、NH4 、NO3-)的浓度,探讨了相应区域大气颗粒物中各种无机氮离子的区域分布、粒级分布.青岛地区冬季TSP的月平均值为102.00～227.00 μg·m-3;黄海TSP浓度为80.00～130.00 μg·m-3,低于青岛地区;南海TSP浓度最低,在30.167μg·m-3以下.NH4 -N是南、黄海及青岛地区大气气溶胶中主要的无机氮组分,占到总无机氮含量的53.14%～94.72%;其次是NO3--N,占到总无机氮含量的4.75%～46.64%;NO2--N对无机氮的干沉降贡献很小,仅占不到0.54%.NO3--N的粒径范围较宽,多数呈现双峰分布,峰值出现在4.7～7.0 μm和2.1～3.3 μm范围内;NH4 -N的粒径分布范围较窄,主要集中于1.1μm以下的细粒子范围内;NO2--N性质不稳定,其分布比较复杂.近年来,汽车尾气排放量的增大增加了青岛地区大气气溶胶中NO3--N的含量.     

青岛大气气溶胶水溶性无机离子的粒径分布特征

为了解大气颗粒物中水溶性离子的来源及环境效应,利用安德森采样器连续采集青岛近海2008年1~12月大气颗粒物分级样品,用离子色谱法分析其中主要的水溶性离子,并讨论其粒径分布特征.结果表明, NH4+、K+、Cl-、NO3-、PO43-、SO42-主要存在于粒径小于2.1μm的细粒子中,Na+、Mg2+、Ca2+、F-则主要存在于粒径大于2.1μm的粗粒子中.各离子的粒径分布存在明显的季节变化.NH4+、K+和SO42-四季均主要分布于细粒子中,而Mg2+和Ca2+则主要分布在粗粒子中,两者均在3.3~4.7μm出现峰值;Na+在春、夏、秋3个季节主要存在于粗粒子中,集中分布在3.3~7.0μm粒径范围内,而在冬季则集中分布于0.43~1.1μm且细粒子含量高于粗粒子;春季Cl-在粗粒子中分布较多,尤以2.1~3.3μm范围内的最为突出,而其他3个季节均是细粒子比例明显偏高;NO3-春、夏两季在粗、细粒子中的含量各占50%,秋、冬季节均为细粒子占多数;PO43-夏季只出现在0.65~1.1μm以及>11μm的粒径范围内,粗粒子占95%,其他3个季节则是细粒子含量较高;春季F-在3.3~4.7μm出现峰值,夏季各粒径均未检出,而秋、冬两季粗、细粒子各占50%.K+、NH4+、F-、Cl-、NO3-、SO42-和PO43-受供暖期燃煤取暖的影响较大.K+和NH4+在供暖期和非供暖期峰值均出现在0.43~0.65μm粒径范围;F-供暖期在0.43~0.65μm和3.3~4.7μm粒径段出现峰值;供暖期Cl-的峰值出现在0.43~0.65μm粒径段,而在非供暖期,则出现在2.1~3.3μm的粗粒径段;SO42-和NO3-在供暖期和非供暖期的峰值均出现在0.43~0.65μm和3.3~4.7μm粒径段;供暖期PO43-的最大峰值出现在0.43~0.65μm粒径段,而在非供暖期其最大峰值出现在3.3~4.7μm粒径段.     

南京北郊大气细粒子中黑碳气溶胶的观测研究

运用2008年11月至2010年4月在南京北郊大气细粒子中黑碳气溶胶的观测结果,研究黑碳的时间序列演变特征、污染状况、与气体的非均相关系等.结果表明,黑碳气溶胶的日均浓度为1114～19408 ng·m-3,局地人为活动与气象条件的改变等因素导致黑碳气溶胶日变化呈双峰形;黑碳气溶胶小时平均浓度频数统计和对数正态分布拟合...     

青岛大气气溶胶中氨基化合物的分布特征

氨基化合物是大气气溶胶和雨水中常被检出的一类有机氮化合物,由于其可作为生物生长直接的氮源,因此可能对海洋生态系统产生直接作用.利用2008年1～12月在青岛采集的66个总悬浮颗粒物样品,采用邻苯二甲醛/N-乙酰-L-半胱氨酸柱前衍生高效液相色谱法,分析了其中溶解态(DAC)和颗粒态氨基化合物(PAC)的浓度.气溶胶中DAC浓度为2.4～40.9nmol·m-3,在春季最高,夏季次之,秋季、冬季最低.PAC浓度为0.7～76.1nmol·m-3,呈现春季冬季秋季夏季的变化趋势.不同季节氨基化合物的组成不同.依据气团的后向轨迹,气溶胶样品可分为受北方陆源、南方陆源和海洋源影响,DAC和PAC在受南方陆源影响的气溶胶中浓度最高,北方陆源次之,海洋源气溶胶中最低.不同来源的气溶胶中氨基化合物的组成不同,蛋白质类氨基化合物对总氨基化合物的贡献在海洋源气溶胶中最高,在南方源气溶胶中最低.     

东海大气气溶胶中无机氮组分的分布特征

利用2006年11～12月、2007年2～3月及2008年5～6月在东海4个航次中采集的33个总悬浮颗粒物样品和7套Anderson分级样品,分析了其中NH 4+、NO 3-和NO 2-的浓度,探讨了东海气溶胶中氮组分的季节变化和粒径分布.气溶胶中NH 4+的浓度为2.6～646.9 nmol.m-3,冬、春季较高,夏季较低.NO 3-的浓度为5.5～281.5 nmol.m-3,冬季较高,春、夏季较低.NO 2-的浓度很低,0.5 nmol.m-3.气溶胶中氮组分的相对贡献具有一定的季节变化趋势,冬季NH 4+和NO 3-的贡献相当,春、夏季以NH 4+的贡献为主.NO 3-的粒径分布月变化明显,11～12月主要分布在2.1μm的细粒子上,2～3月、5～6月分别集中在1.1～4.7μm和2.1～7.0μm的粗粒子上.NH 4+的粒径分布无明显月季差异,均主要分布在1.1μm的细粒子上.后向轨迹分析表明气团的来源和迁移路径显著影响气溶胶中无机氮的分布.气团来自污染较重的陆源,无机氮在大气中的浓度(nmol.m-3)和在颗粒物中的浓度(μmol.g-1)均较高;气团来自清洁的海洋源,无机氮在大气中和颗粒物中的浓度均较低.气团起源自陆源但在海上经过长距离的迁移,则无机氮在大气中的浓度相对较低,在颗粒物中的浓度相对较高.     

唐山大气颗粒物中水溶性无机盐的观测研究

为认知唐山大气颗粒物中典型二次污染化学成分水溶性无机盐的浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2010年9月～2011年8月使用惯性撞击式分级采样器对唐山大气颗粒物进行了分级采样,并用离子色谱分析了其中水溶性无机盐含量.结果表明,PM9(可视为可吸入颗粒物)和PM2.1(细粒子)中以3种水溶性无机盐SO24-、NO3-和NH4+为主,三者之和分别占PM9和PM2.1中水溶性无机盐总浓度的68%和77%;PM9和PM2.1中3种盐的浓度和在春、夏、秋、冬这4个季节分别为35.0、84.7、67.3、61.6μg.m-3和23.2、64.8、52.7、49.6μg.m-3,颗粒物中3种盐在细粒子中的赋存比例年均值分别为70%、75%和94%,夏季赋存于粗粒子中的比例显著高于其它季节.Ca2+和Mg2+全年均呈粗模态单峰分布.唐山大气颗粒物污染严重,控制燃煤、机动车尾气和生物质燃烧直排颗粒物的同时,要重点加强对气态污染物排放的控制,同时要控制地面扬尘和建筑灰尘.全面控制人为污染排放源,同时加强绿化和地面硬化、封闭式管理建筑工地,才有可能抑制住唐山市目前严重的大气污染.     

广州城区秋季大气PM_(2.5)中主要水溶性无机离子分析

分别在广州市中心城区高楼顶(距地50m)和交通干线路边(距地1.2m),于2006年秋季连续一周采集了大气PM2.5样品,对比分析了SO42-、NO3-、Cl-、F-、Na+、NH4+、Ca2+、K+、Mg2+等9种水溶性无机离子含量。结果表明,楼顶相对充分混合大气中PM2.5的质量浓度范围59.5～129.5μg/m3,均值为83.7μg/m3;交通干线路边大气PM2.5的质量浓度范围为108.4～132.2μg/m3,均值为121.1μg/m3。9种离子总浓度平均达到50.9(楼顶)和44.1(路边)μg/m3,占PM2.5质量浓度的60.8%(楼顶)和36.4%(路边)。SO42-和NO3-为水溶性无机离子主要组成,其占PM2.5质量浓度的比例均是楼顶高于路边,显示二次气溶胶对楼顶充分混合大气中PM2.5有较大贡献,而路边样品中一次来源贡献相对较大。计算表明采样期间海盐对广州大气PM2.5中的水溶性组分贡献较小。NH4+当量浓度远小于SO42-和NO3-的当量浓度,中和度远1,反映PM2.5酸性较强,且楼项PM2.5粒子酸性高于路边样品。     

北京郊区农田夏季大气颗粒物质量和离子成分谱分布特征

农业活动是大气颗粒物的重要来源之一.为了研究北京郊区农田大气颗粒物质量和离子成分的分布,探讨其来源,本研究使用8级串联撞击式采样器MOUDI采集了2004年夏季北京远郊菜地的大气颗粒物样品,测量了0.18～18μm粒径段颗粒物质量和水溶性无机离子的粒径分布.细粒子的主要离子成分是SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺,与温度、湿度和光照等条件相关,推测主要来自农田释放的NH₃与光化学生成的酸性物种的反应.细粒子中的K⁺可能来自植物的排放和生物质的燃烧.粗粒子中Ca²⁺、Mg²⁺、NO₃^-和SO₄^2-可能主要来自土壤颗粒物通过机械过程进入大气,以及其后酸性物种和土壤颗粒物表面的化学反应.研究结果表明,施用的化肥和土壤可能是决定农田大气中颗粒物的重要因素,北京远郊菜地对大气颗粒物可能有着重要的贡献.     

利用SPAMS研究西安市重污染天气细颗粒物污染特征及来源

为了对西安市冬季重污染过程中的细颗粒物进行动态源解析,于2016年12月5-22日,利用SPAMS（单颗粒气溶胶质谱仪）在西安市城市运动公园开展连续观测.将观测期分为4个阶段,结合气象条件对不同阶段细颗粒物的污染特征进行分析比较.依据质谱特征,将所采集到的颗粒分为EC（元素碳）、OC（有机碳）、ECOC（混合碳）、HM（重金属）、LEV（左旋葡聚糖）、SiO₃（矿尘）、K（钾）、Na（钠）、HOC（有机大分子）及Other（其他）类.结果表明:观测期间所采集到的OC类颗粒物数量最多,在重污染阶段OC、K和EC类颗粒物占颗粒总数的70%以上,是重污染天气的主要组成颗粒.在雾霾消散期,OC、LEV和SiO₃类颗粒是主要类型颗粒物.根据颗粒物的化学类型及离子特征,利用PMF（正交矩阵因子分解）模型法得到6种污染源贡献率分别为27.7%（燃煤源）、22.3%（二次污染源）、20.4%（交通源）、10.4%（生物质燃烧源）、9.7%（工艺过程源）、6.5%（扬尘源）及3.0%（其他未知源）.研究显示:在重污染阶段,燃煤源与交通源占比大幅上升,与二次污染源共同造成了此次重污染天气;在雾霾消散期,扬尘源及生物质燃烧源成为大气细颗粒物的主要污染源.      

太原大气颗粒物中水溶性无机离子质量浓度及粒径分布特征

为研究太原大气颗粒物中水溶性无机离子的质量浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2012年6月~2014年5月使用惯性撞击式分级采样器采集大气颗粒物样品,并用离子色谱分析了其中的水溶性无机离子组成.结果表明,PM_(1.1)、PM_(2.1)和PM_9中总水溶性无机离子浓度平均值分别为(15.39±9.91)、(21.10±15.49)和(36.34±18.51)μg·m-3.PM1.1和PM2.1中,二次离子(SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+)占总水溶性无机离子质量分数最高;PM9中SO_4~(2-)和Ca~(2+)占比较高.各粒径段中SO_4~(2-)和NH+4季节变化特征相似,均为冬夏季节高、春秋季节低;NO_3~-、K+和Cl-季节变化特征一致:冬季秋季春季夏季;Ca~(2+)和Mg~(2+)季节变化特征一致:春季冬季秋季夏季.SO_4~(2-)和NH+4为细模态单峰分布,春秋季节在0.43~0.65μm处出现峰值,而夏季出现在0.65~1.1μm处,细粒径段峰值出现由凝结模态向液滴模态转移的现象.NO_3~-为双模态离子,冬季在0.43~2.1μm出现明显细粒径段峰值,夏季在4.7~5.8μm出现明显粗模态峰值.K~+、Na~+和Cl~-为双模态离子,分别在0.43~1.1和4.7~5.8μm出现峰值;Ca~(2+)、Mg~(2+)和F-呈粗模态单峰分布,在4.7~5.8μm出现峰值.主成分分析结果显示,水溶性无机离子来源主要是二次源、燃煤、工业源、生物质燃烧和土壤尘或降尘.     

青岛采暖期不同天气状况下大气颗粒态无机氮分布研究

于2007-10～2008-04采集了青岛近海采暖前及采暖期内大气气溶胶样品,并运用离子色谱法(IC)分析了颗粒物中的无机氮组分.结果表明,采暖期内青岛颗粒物和无机氮的浓度都有明显增加,采暖期颗粒物质量浓度为137.41μg/m3,比采暖前增加了82.2%;NO3--N和NH4+-N浓度分别由采暖前的2.48μg/m3和6.95μg/m3增加到采暖期的4.43μg/m3和10.28μg/m3.天气过程对于青岛颗粒物浓度和无机氮离子浓度均有较大影响.采暖期晴天颗粒物浓度均值为181.34μg/m3,较采暖前增加32.0%,主要源于二次气溶胶的NH4+-N和NO3--N浓度分别为5.56μg/m3和1.86μg/m3,低于采暖前.雾天因为低温高湿和污染物的循环积累,样品中颗粒物、NH4+-N和NO3--N平均浓度比采暖前浓度增加了1～2倍.大风降温天气下颗粒物浓度及无机氮组分浓度均有所降低.采暖期烟尘和飞灰的排放明显影响青岛大气颗粒物和无机氮的粒径分布,特别是细粒子部分.青岛近海颗粒物及NO3--N质量浓度呈现双峰分布,采暖前峰值出现在0.43～0.65μm与3.3～4.7μm的范围内,采暖期积聚模态峰值移至0.65～1.1μm范围内.NH4+-N粒径分布均呈现明显的单峰分布,峰值出现在积聚模态.     

青岛市连续天气过程中不同气溶胶浓度特征对比分析

利用青岛市沙尘暴监测站GRIMM180颗粒物监测仪采集到的质量浓度和数浓度数据,结合2008年5月27～28日天气系统演变进行气溶胶定性分类,对海雾气溶胶、清洁气溶胶、浮尘气溶胶的浓度进行对比分析.结果表明,①清洁气溶胶、海雾气溶胶、浮尘气溶胶的总质量浓度有明显差异;②海雾气溶胶以1～2.5μm粒子的滞留最明显,清洁气溶胶中1μm的粒子贡献率最大,浮尘气溶胶则以2.5～10μm的颗粒物级数增加最具代表性,不同气溶胶相应大小粒子的质量浓度贡献率之比明显不同;③降水系统对0.6μm较大的粒子有明显的清除作用,对0.6μm的数浓度有增大作用;④1μm尤其是0.6μm的粒子处于天气系统前部到达潮湿空气时有特殊的活化现象;⑤不同粒径尺度的粒子数浓度随气溶胶性质的转变呈现不同的模态.