大气颗粒物中典型有机物的分析方法和污染特征研究进展

有机污染物是大气颗粒物的重要组成部分,约占颗粒物质量的20％-50％.颗粒物中的有机污染物具有高毒性,长期暴露能够给人群带来潜在的健康风险;有机污染物参与气溶胶成核,影响空气质量和能见度,进而改变区域气候,其引起的健康与环境效应已成为民众关注的焦点.大气颗粒物中有机污染物的分析技术是准确判断其来源和污染特征的重要一环.本文对颗粒物中常见有机污染物的分析技术、污染特征及主要来源进行了综述.系统介绍了有机污染物的样品采样、提取净化和分离分析技术,对比了不同分析方法的优势,总结了我国大气颗粒物中有机污染物的时空分布和气粒分配特征,并探讨了引起相关差异的原因,为后续深入认识大气颗粒物中有机污染物的分布特征提供参考.最后,对大气颗粒物中有机物的分析技术和发展方向进行了总结与展望.     

中国典型城市冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源分析

细颗粒物是大气污染防治的重点内容。分析大气细颗粒物中的水溶性离子组分及其变化,对评价城市空气污染状况和污染物的来源具有重要意义。选取中国东部典型城市长春、北京、上海、杭州和南京作为研究对象,基于2016年11月11日-12月6日大气颗粒物样品采集及其水溶性离子分析,探讨PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度变化特征,并利用主成分分析结果分析各类污染源排放对细颗粒物中水溶性离子质量浓度的贡献,以期为区域大气环境质量的改善提供参考依据。结果表明,长春、北京、上海、杭州和南京总水溶性无机离子质量浓度平均值分别为(18.8±9.0)、(34.9±23.3)、(21.8±13.3)、(42.2±21.4)和(62.1±25.9)μg·m~(-3),占PM_(2.5)质量浓度的33.6%-62.1%。二次离子(SIA,包括NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+)在总水溶性离子中占比均超过75.0%,说明SIA是水溶性离子的主要组分。SIA占总水溶性离子浓度的百分比随污染程度增强而增加。硝酸盐为5个城市在污染大气下主要的贡献物种。5个城市站点ρ(NO_3~-)/ρ(SO_4~(2-))随着大气污染程度的增加均有不同程度的增加且大于1,说明含氮污染物逐渐成为大气颗粒物中最重要的污染物。除长春硫氧化率(SOR)均值小于0.1外,其他4个城市SOR和氮氧化率(NOR)均大于0.1,说明北京、上海、杭州和南京站点大气中存在较高程度的SO_2和NO_2的二次氧化。北京站点NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+以NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4的形式存在,在其他4个城市站点以NH_4NO_3和NH_4HSO_4的形式存在。5个城市水溶性离子主要来源为二次转化、扬尘、生物质和煤燃烧。     

烟炱气溶胶的光学辐射特性研究

烟炱气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,它能直接或间接地影响地-气辐射平衡,进而对全球气候产生重大影响.目前,关于烟炱气溶胶光学性质的研究已经成为气溶胶科学中的前沿和热点课题,对其进行系统的实验室研究可以为更好地分析和认识外场观测结果提供基础,并为数值模式模拟研究提供准确的基本参数.本文简要介绍了烟炱气溶胶的来源和分类,...     

大气有机胺的硫酸气溶胶界面化学反应机理的理论化学研究

大气有机胺是重要的碱性挥发性有机物,是促进大气新粒子形成与生长的重要前驱体。然而,目前由于有机胺在硫酸气溶胶表面非均相反应机理的不确定性,严重制约了如何采用大气模型正确评估有机胺对大气细颗粒物生长的贡献.     

气团来源对沿海城市PM_(2.5)中二次水溶性无机离子形成特征的影响研究

大气细颗粒物(PM_(2.5))与雾霾天气密切相关,PM_(2.5)吸附的有毒有害物质,可能给人体健康带来危害。二次水溶性无机离子(SNA,包括SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+)是PM_(2.5)的重要组分,研究PM_(2.5)中SNA污染特征及形成和演化的影响因素,对认识雾霾污染的生消机制,提升人们的生活质量具有重要意义。利用在线气体及气溶胶成分监测系统(MARGA)观测了宁波市滨海地区春季、夏季和秋季大气PM_(2.5)中的SNA和气态污染物的变化趋势,并利用后向轨迹分析研究了不同气团影响下污染物的日变化规律。结果表明,观测期间,SNA在PM_(2.5)中的平均占比约为70.7%,NO_3~-是导致PM_(2.5)污染加重的主导离子。NO_3~-和SO_4~(2-)受气团传输影响较大,来自陆地气团的质量浓度普遍高于海洋气团,来自西北内陆方向的污染物输送是导致宁波空气质量下降的主要原因。宁波大气中的硫氧化率(SOR)较高,SO_4~(2-)主要由SO_2发生二次氧化反应生成;SO_4~(2-)的形成与相对湿度(RH)密切相关,SOR随着RH的增加而显著增大,当RH85%时,大气中的硫氧化物绝大部分以SO_4~(2-)形式存在,SOR接近1;而温度变化对SOR无明显影响;来自西南与东部受海洋显著影响的气团SOR高于来自陆地气团的相应值。夏季RH普遍较高,西南方向气团影响下高浓度的气态污染物(NO_2、O_3、NH_3)可明显促进SO_4~(2-)的生成,一定程度上控制人为气态污染物的排放能有效减少SO_4~(2-)生成。与SOR比较而言,氮氧化率(NOR)和NO_3~-与温度、RH、气态污染物浓度等环境因素的关系比较复杂,暗示多种反应机理共同作用影响氮氧化物的转化。     

太原市气溶胶中硫、氮转化特征

基于太原市2013年5、6、12月和2014年1月大气中SO_2、NO_2及PM_(2.5)中水溶性离子SO_4~(2-)、NO_3~-浓度,分析了大气中硫和氮的转化率(Fs、Fn),并探讨了其影响因素.结果表明,大气中SO_2、NO_2的浓度夏季(5、6月)分别为89.98、64.73μg·m-3,由于燃煤供热冬季(12、1月)SO_2显著升高,SO_2和NO_2分别为119.09、63.92μg·m-3.PM_(2.5)中水溶性离子SO_4~(2-)、NO_3~-夏季分别为16.54、6.87μg·m-3,冬季显著降低,分别为12.79、5.53μg·m-3.参照硫和氮气固两相转化模型,Fs夏季(0.13)高于冬季(0.07),Fn变化较小,夏、冬季分别为0.08、0.06,与南方城市相比,Fs较高,Fn较低.硫、氮转化受多种因素共同影响,且不同季节主导因素不同.温度和O_3浓度对整个采样期间的硫转化起主要作用,冬季SO_4~(2-)与PM_(2.5)和湿度呈现一定的相关关系,显示SO_4~(2-)主要来源于均相气相反应,冬季部分源于非均相反应.夏季相对湿度和O_3浓度可明显促进氮转化,而冬季NO_3~-生成还与PM_(2.5)和温度有关,说明夏季氮转化以均相液相反应为主,而冬季NO_3~-主要源于非均相反应.此外,NH+4与SO_4~(2-)、NO_3~-的线性分析表明,大气氨有助于气相中的硫、氮向颗粒相转移并转化.     

乌鲁木齐大气细颗粒物PM_(2.5)水溶性离子浓度特征及其来源分析

大气细颗粒物PM_(2.5)是危害人体健康和环境最主要的空气污染物之一,对其水溶性离子的研究是一项非常必要而迫切的工作。文章对乌鲁木齐市中心区域树木年轮实验室和黑山头2013年1月-2014年2月期间采集的大气细颗粒物样品,利用离子色谱仪分析了其中的水溶性离子分布特征,采用硫转化率(SOR)、离子相关性分析等分析其可能来源,结果表明:年轮室和黑山头PM_(2.5)中总离子浓度平均值分别为88.03和65.11μg·m~(-3),分别占PM_(2.5)质量浓度的51.21%和33.8%。年轮室各种离子的季节变化明显:SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-和NH_4~+表现为冬季秋季春季夏季,Na~+表现为冬季秋季夏季春季,Ca~(2+)表现为秋季夏季春季冬季。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+是PM_(2.5)中主要的离子,(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4和NH_4NO_3是乌鲁木齐PM_(2.5)中水溶性组分的可能结合方式。Cl~-和K~+主要来源于化石燃料和生物质的燃烧排放,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自土壤、二次扬尘和燃煤。乌鲁木齐大气PM_(2.5)中ρ(NO_3~-)/ρ(SO_4~(2-))为0.40,说明目前固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源。本研究为更深入了解乌鲁木齐市颗粒物污染现状提供参考,同时为确定乌鲁木齐市大气污染治理重点、制定大气污染防治规划提供依据。     

SO_2与CeO_2超细颗粒非均相反应产物的细胞毒性效应

大气二次细颗粒物(secondary fine particulate matters,SFPMs)是我国城市大气PM_(2.5)的主要组成部分。然而由于PM_(2.5)组成成份复杂,其毒性产生的来源并不明确。在本研究中,我们以二氧化铈(CeO_2)超细颗粒物(UFPs)为大气细矿物质颗粒模型,研究了SO_2气体在模拟大气环境中,如湿度(RH)、紫外光照(UV)和NO_2存在条件下,在CeO_2UFPs界面经多相反应生成的二次无机细颗粒物的性质及与细胞毒性的构效关系。实验通过实时高通量细胞分析系统,实时观察了CeO_2-SFPMs暴露对小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)增殖的影响;并进一步检测了CeO_2-SFPMs对细胞膜通透性和细胞凋亡的影响。结果表明,SO_2与CeO_2UFPs作用后可转化为硫酸盐,在有NO_2存在下转化更为明显。CeO_2-SFPMs对细胞毒性效应与其生成的环境条件相关,并具有时间效应性。RAW264.7细胞暴露于CeO_2-SFPMs 8 h,细胞增殖无明显变化;暴露8~25 h后,CeO_2-SFPMs对细胞增殖的抑制率随CeO_2@CeO_2+SO_2@CeO_2+SO_2+RH≈@CeO_2+SO_2+RH+UV@CeO_2+SO_2+RH+NO_2的顺序显著升高。CeO_2-SFPMs对Raw264.7细胞膜通透性和细胞凋亡的影响研究也证明CeO_2-SFPMs@CeO_2+SO_2+RH+NO_2产生的细胞毒性最明显。     

燕山地区大气污染源的识别及其贡献的研究

用因子分析方法识别燕山地区大气污染源,对总悬浮颗粒物(TSP),苯溶物(BS)以及12种无机元素、6种气体污染物在大气中的浓度进行分析,结果表明:TSP和BS浓度的年平均值比北京市内偏低,人为来源比天然来源对TSP的贡献大,BS的污染较轻。蒸山地区的大气污染应重点控制形成二次污染物的NO_x、SO_2和活性碳氢化合物的排放。     

北京大气悬浮颗粒物中硫的化学状态

用X射线光电子能谱技术测定了北京大气悬浮颗粒物中硫的化学状态,在北京几个典型地区采集的样品中,鉴别出六种不同化学状态的硫化合物,它们是SO_3、SO_4~(2-)、SO_2、SO_3~(2-)、S(?)和S~(2-),大多数情况下主要的硫污染物是SO_4~(2-),但是,也有不少数量的其它化学状态的硫化合物,讨论了季节变化和地区差异。     

重庆市区大气颗粒物的物相组成分析

大气颗粒物组成非常复杂 ,包括晶态和非晶态的无机物与有机物 .同一个元素往往又以多种形态出现 ,而某些元素含量又较低 ,这些都给物相鉴定带来了很大的困难 .本文用Ｘ 射线衍射物相分析(ＸＲＤ)对重庆市区大气颗粒污染物的物相组成进行了研究 .在对大气颗粒物的Ｘ 射线衍射分析中 ,采用丙酮 二碘甲烷重液体系对颗粒物样品进行了密度梯度分级处理 ,鉴定出重庆市区大气颗粒物中存在的 1 0种物相 ,并初步讨论了重庆市区的污染来源和分布规律 .1　样品的采集与制备样品采集利用了ＵＶ1 3Ｈ 1型安德逊采样器及玻璃纤维膜 (采集的颗粒物为ＰＭ1 0…     

新疆独山子石化区域PM_(2.5)中水溶性无机离子的形成机制

2015年9月至2016年7月在新疆独山子区采集大气PM_(2.5)样品,对所含的水溶性无机离子和大气气态污染物的季节性变化进行了分析.其结果表明,PM_(2.5)、SO_2、NO_2和O_3的年均浓度分别为70.04、19.36、4.50、83.06μg·m~(-3); PM_(2.5)、SO_2、NO_2的浓度均出现冬季最高,夏季最低的趋势,而O_3浓度在春、夏季节偏高,冬季偏低;总水溶性无机离子的季节变化特征为冬季(68.99μg·m~(-3))秋季(14.23μg·m~(-3))春季(10.31μg·m~(-3))夏季(5.06μg·m~(-3)),其中SO_2~(-4)、NO_3~-、NH_4~+为水溶性无机离子的主要组成部分,占到水溶性总离子质量浓度的70%以上.对硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)的估算表明,全年SOR的值均大于0.1,表明SO_2~(-4)主要来自大气二次转化.夏季NOR值远低于其它季节. SO_2~(-4)浓度和SOR在冬季出现较高值,可能是由于冬季取暖导致SO_2排放量增加,同时较高的相对湿度又促进了SO_2的非均相转化.受相对湿度的影响,NO_3~-在冬季主要以非均相反应的方式生成,在春、夏、秋的3个季节主要以均相反应的方式生成;当PM_(2.5)的质量浓度大于75μg·m~(-3)时,NO_3~-/SO_2~(-4)、NOR/SOR和NOR值均显著增加,表明独山子区的硝酸盐污染较为严重.     

简讯

环境化学专题报告与讨论会在承德召开 环境化学专题报告与讨论会于1983年8月24日至8月30日在河北省承德市召开。会议由中国环境科学学会环境化学专业委员和中国科学院环境化学研究所负责主办。 这次会议以类似讲座的专题报告为主,辅以小组讨论和专题座谈。大会报告共20篇,其中综合性报告2篇,水(土)污染化学9篇,大气污染化学7篇,污染物的毒性与结构的关系2篇。关于有机污染物在大气和水环境中的反应、过程的模式化、有机污染物的结构与毒     

北京大气中某些污染物及元素浓度的变化规律

本文根据1982年7月至1983年12月连续每周一次,在北京三个代表性的地点(东单、北辛安和怀柔)及日本东京(港区白金台)同步采集大气颗粒物、SO_2和NO_2(部分时间)所得结果,阐明了不同地点、不同季节这些污染物的浓度变化规律及其特征,进一步证实了过去几年我们对北京地区大气颗粒物污染问题的基本结果。本结果表明颗粒物污染的程度为:工业区(北辛安)>市区(东单)>远郊农村区(怀柔)≥东京市区(港区白金台)。     

济南冬季大气重污染过程颗粒物组分变化特征

为研究济南市冬季大气重污染过程的颗粒物化学组分特征,于2017年11月15日—12月30日在市监测站及跑马岭清洁对照点同步采集PM_(10)和PM_(2.5),并对其质量浓度、水溶性离子及碳组分进行分析,结果表明重污染过程中PM_(2.5)/PM_(10)质量浓度比均超过0.6.NO_3~-(硝酸盐)、SO_4~(2-)(硫酸盐)、NH_4~+(铵盐)、OC(有机碳)浓度及百分占比与颗粒物浓度同步增加,其中NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC的浓度增加倍数远大于PM_(2.5)的浓度增加,重污染日市监测站NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC质量浓度分别是非污染日的5.1倍、8.8倍、8.3倍、7.0倍,跑马岭重污染日NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC质量浓度分别是非污染日的3.0倍、3.9倍、3.7倍、4.6倍;且SO_4~(2-)和NH_4~+质量百分占比涨幅比NO_3~-的大,说明重污染天气下SO_4~(2-)和NH_4~+对PM_(2.5)浓度增加的贡献更大.通过经验公式计算得出市监测站和跑马岭SOC质量浓度分别占OC的82.4%和92.3%,说明重污染期间SOC是OC主要组成部分.二次无机离子和二次有机碳是导致重污染的主因,表明在冬季重污染过程中,大气化学反应非常重要,这可能与空气静稳和湿度较大的气象条件、前体物的大量积累、液相非均相化学过程的加强紧密相关.重污染天气下需要重视NO_2对SO_2液相催化氧化作用,严格控制NO_2的排放.     

大气颗粒物溶剂萃取物及其日变化和致突变的初步研究

本工作测定了北京市大气颗粒物的苯溶物、乙醇溶物、水溶物、固体渣及元素碳和挥发分的含量,同时测定了上述三次溶剂萃取物的红外光谱和离子色谱,发现有机物集中于苯溶物和乙醇溶物中,NO_3~-集中于乙醇溶物中,SO_4~(2-)集中于水溶物中,研究了颗粒物总量及其某些成分的日变化规律,在盛夏的中午采集的颗粒物苯溶物中发现了含氧有机二次污染物质,根据沙米氏菌实验发现了市区三个采样点的颗粒物苯溶物都具有直接致突变活性。     

大气中二氧化硫和颗粒物同时采集方法的研究

本文探讨了双层采样头同时采集大气中的SO_2和颗粒物的方法。用国产玻璃纤维滤膜,25％K_2CO_3-10％Gly溶液制作浸渍膜。该浸渍膜理场采集大气中SO_2的效率为96％,采样后至少可以保存50d以供分析。试验结果表明,浸渍膜法和盐酸付玫瑰苯胺法测定大气中SO_2的结果相近,相对偏差为4.4％,两种方法测定SO_2浓度结果有着良好的线性关系(Υ=0.996)。用此法可使大气中的气相与固相物质有选择地在一股气流中同时进行采集。     

城市大气颗粒物中硝基多环芳烃的测定

随着工业经济的高速发展,大气污染日益严重,大气气溶胶颗粒物,作为城市大气中的最主要污染物之一,严重影响人们生活的空气环境质量. 遗传毒理学研究证明,有机颗粒污染物与大气中的臭氧、氮氧化物和·OH自由基等相互作用而形成二次污染物有直接致癌和致突变作用. 例如多环芳烃BaP含氧衍生产物(包括醌酚、二羟化物,环氧体等)和含氮衍生产物(如硝基BaP等),都是直接的致癌物质. 多环芳烃及其氮、氧衍生物以气相和颗粒物相存在.主要来自于石油燃烧,并与大气中其他微量气体如臭氧、氮氧化物、·OH自由基等,通过光化学反应等过程,进行化学形态的转化,使整个过程复杂多变,化学成分也复杂多变,给进一步的深入研究造成诸多困难.     

天津市大气飘尘的污染现状及其源的识别

天津是煤烟型污染的城市,大气颗粒物污染全年超标.由于颗粒物来源的多样性,不同粒径颗粒物的化学组成也存在较大差异.据报道,对人体有害的痕量元素及有机污染物大都集中在粒径较小的颗粒物上.因此,研究细粒径大气颗粒物(<10μm)的化学组成及其污染来源,以期有的放矢、科学地进行防治,有着十分重要的现实意义.     

大气污染化学研究概况

本文综述了大气污染化学研究在国内外的发展概况,对大气污染物的表征研究和大气污染的化学过程与模式的研究,作了详细的阐述,特别对大气颗粒物的表征与来源的识别、大气光化学反应、自由基反应及其它活性物种的反应在近年的发展作了全面的总结,介绍了当今全球性大气污染的一些重大环境问题,如酸雨、臭氧层破坏、温室效应等有关大气化学研究的情况,回顾了大气污染化学对中国经济与科学发展中的重要作用。