Size-resolved aerosol ionic composition and secondary formation at Mount Heng in South Central China

To understand the size-resolved aerosol ionic composition and the factors influencing secondary aerosol formation in the upper boundary layer in South Central China, size-segregated aerosol samples were collected using a micro-orifice uniform deposit irnpactor （MOUDI） in spring 2009 at the summit of Mount Heng （1269 m asl）, followed by subsequent laboratory analyses of 13 inorganic and organic water-soluble ions. During non- dust-storm periods, the average PM1.8 concentration was 41.8 μg·m^-3, contributing to 55% of the PM10. Sulfates, nitrates, and ammonium, the dominant ions in the fine particles, amounted to 46.8% of the PM1.8. Compared with Mount Tai in the North China Plain, the concentrations of both fine and coarse particles and the ions contained therein were substantially lower. When the air masses from Southeast Asia prevailed, intensive biomass burning there led to elevated concentrations of sulfates, nitrates, ammonium, potassium, and chloride in the fine particles at Mount Heng. The air masses originating from the north Gobi brought heavy dust storms that resulted in the remarkable production of sulfates, ammonium, methane sulfonic acid, and oxalates in the coarse particles. Generally, the sulfates were primarily produced in the form of （NH4）2SO4 in the droplet mode via heterogeneous aqueous reactions. Only approximately one-third of the nitrates were distributed in the fine mode, and high humidity facilitated the secondary formation of fine nitrates. The heterogeneous formation of coarse nitrates and ammonium on dry alkaline dust surfaces was found to be less efficient than that on the coarse particles during non-dust-storm periods.     

以膨润土为载体的碳酸盐吸收剂对二氧化碳的吸收

采用膨润土为载体,KHCO3为前驱物通过喷雾-干燥法制成固体碳酸钾吸收剂,制成的固体吸收剂粒径大小为0.5—2.0 mm,密度为1.73 g.mL-1.通过K2CO3负载量、吸收温度、吸收时间、床层纵横比等因素考察固体吸收剂对CO2气体的吸收效率及循环反应特性.分析碳酸钾吸收剂对CO2的吸收机理,并与以碳酸氢钠为前驱物制备的吸收剂进行对比,比较两种吸收剂对CO2吸收效果的差异性.通过XRD测试吸收剂吸收反应前后组成的变化,BET多点法测试吸收剂比表面积,扫描电镜观察吸收剂表面形态特征.结果表明,碳酸钾吸收剂和碳酸钠吸收剂对CO2气体均具有较高的吸收量,相比而言碳酸钾吸收剂的碳酸化反应速率较快,而且经过多次循环反应后吸收效果未发生衰减,在60℃—80℃范围内,碳酸钾吸收剂对CO2的吸收能力最佳.     

Variation pattern of water-soluble ions in atmospheric at Lin＇an regional background station

为研究我国长江三角洲地区气溶胶污染的区域特征,2008年4月、7月、10月和2009年1月,在临安区域本底站利用安德森（Andersen）分级采样器进行了大气气溶胶采样,样品用离子色谱（IC）进行了分析.结果表明,临安区域本底站SO2/4-、NH4＋、K＋的浓度在粒径0.43—1.1μm出现峰值;Ca2＋、Mg2＋的浓度在粒径3.3—5.8μm出现峰值;NO3-、Cl-、Na＋的浓度在粒径0.43—1.1μm和3.3—5.8μm出现峰值.气溶胶各个粒径段上的阳、阴离子电荷比均小于2.在降水过程个例分析中,降水之后临安区域本底站的总离子浓度增加了10.9μg·m-3;粒径分布除SO2/4-和K＋有明显变化以外,其它离子没有明显变化.通过霾日和非霾日的浓度变化分析发现,细粒子中SO2/4-、NH4＋的浓度的增加是造成霾天气的主要原因.     

Characterization of submicron aerosols in the urban outflow of the central Pearl River Delta region of China

Submicron aerosol particles (with aerodynamic diameters less than 1 μm, PM₁) were sampled and measured in Heshan, an urban outflow site of Guangzhou megacity in Pearl River Delta in South China, using an Aerodyne High-Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) in November 2010 during 2010 Guangzhou Asian Games. The mean PM₁ mass concentration measured was 47.9±17.0 μg·m^-3 during the campaign, with organic aerosol (OA) and sulfate being the two dominant species, accounting for 36.3% and 20.9% of the total mass, respectively, followed by black carbon (17.1%, measured by an aethalometer), nitrate (12.9%), ammonium (9.6%) and chloride (3.1%). The average size distributions of the species (except black carbon) were dominated by an accumulation mode peaking at ~550 nm. Calculations based on high-resolution organic mass spectrum showed that, C, H, O and N on average contributed 58.1%, 7.3%, 30.7%, and 3.9% to the total organic mass, respectively. The average ratio of organic mass over organic carbon mass (OM/OC) was 1.73±0.08. Four components of OA were identified by the Positive Matrix Factorization (PMF) analysis, including a hydrocarbon-like (HOA), a biomass burning (BBOA) and two oxygenated (SV-OOA and LV-OOA) organic aerosol components, which on average accounted for 18.0%, 14.3%, 28.8% and 38.9% of the total organic mass, respectively.     

鹤山大气超级站旱季单颗粒气溶胶化学特征研究

利用单颗粒气溶胶飞行时间质谱等仪器在鹤山大气超级站开展综合观测,结合ART-2a自适应共振神经网络聚类算法,将2013年11月4日~2013年12月30日期间监测到的1637330个细颗粒分成9类: EC-Fresh颗粒、EC-Nitrate/Sulfate颗粒、K-EC颗粒、Ca-EC颗粒、ECOC颗粒、OC-Levoglucosan颗粒、OC-Nitrate/Sulfate颗粒、K-Nitrate/Sulfate颗粒和Metal-rich颗粒.结果表明:该大气超级站所在地区旱季霾日有利于与水溶性二次无机组分混合的EC-Nitrate/Sulfate颗粒、K-Nitrate/Sulfate颗粒的累积;晴朗天更有利于二次有机组分在气溶胶颗粒中生成,雨天受当地排放源的影响显著,含有较高EC-Fresh和K-EC颗粒.相关性的研究发现,EC-Nitrate/Sulfate颗粒与能见度有良好的相关性,它们对霾的形成有至关重要的作用.     

南京城区夏季大气VOCs的来源及对SOA的生成研究——以亚青和青奥期间为例

运用大气挥发性有机物快速在线连续自动监测系统,于2013年和2014年的8月对南京市区大气中VOCs进行观测,结果表明,VOCs的浓度分别为51.73×10^-9和77.47×10^-9.利用OH消耗速率（L^OH）有效评估VOCs的大气化学反应活性.烯烃和芳香烃是这2年夏季南京市大气VOCs中对L^OH贡献最大的关键活性组分.用FAC法估算南京SOA生成潜势,得到2013和2014年夏季SOA浓度分别为1.95μg/m³和1.01μg/m³;烷烃和芳香烃对SOA的生成潜势分别占4.01%、94.8%和4.46%、94.57%.用PMF模型对南京VOCs进行来源解析,结果表明,2013年夏季南京大气VOCs的最大来源为燃料挥发（22.7%）、其次为天然气和液化石油气泄漏（19.5%）、石油化工业（13.5%）、汽车尾气排放（17.7%）、天然源排放（13.4%）和涂料/溶剂的使用（13.2%）,而2014年夏季南京大气VOCs的最大来源为天然气和液化石油气泄漏（35.2%）、其次为石油化工业（20.6%）、不完全燃烧（20.5%）、燃料挥发（15.7%）和汽车尾气排放（8.1%）.     

天津冬季相对湿度对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响

于2013年1月连续在线观测天津城区气溶胶数浓度谱分布和大气能见度,并结合相关气象资料,探讨相对湿度(RH)对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响.结果表明,观测期间发生了4次连续雾霾天气过程, 4次雾霾天气过程对应着气溶胶粒子数浓度的连续高值,低能见度天气系高浓度气溶胶粒子和高相对湿度协同所致;随着RH增大,PN1和PN2.5-10呈增长趋势, RH>90%后,PN1和PN2.5-10有所降低,PN1-2.5则持续增长,高RH对气粒转化和气溶胶粒子的碰并聚合作用明显;气溶胶吸湿增长因子计算表明,高RH下水汽对能见度影响很大,尤其是大雾天气下其影响甚至可能超过气溶胶粒子浓度对其的影响.     

广州城区夏季大气颗粒物数浓度谱分布特征

于2013年6月2日—7月15日,利用扫描迁移性粒谱仪(SMPS)对广州城区大气17～800 nm的粒子谱进行了连续观测,同时结合在线小时ρ(PM_2.5)及气象数据,对颗粒物污染特征进行了分析. 结果表明:观测期间,凝结核模态粒子、爱根核模态粒子、积聚模态粒子的数浓度范围分别为68～7 687、1 009～47 724、238～14 781 cm-3.平均数浓度谱及体积谱均呈单峰分布,峰值分别出现在50和300 nm左右. 根据双模态对数正态分布模型对平均数浓度谱拟合的结果可知,爱根核模态粒子和积聚核模态粒子的几何平均粒径分别为48和144 nm. 颗粒物数浓度及其谱分布日变化特征明显,在交通高峰及太阳辐射较强的时间段均出现峰值. 在观测阶段,粒子增长现象频繁发生,推测大气光化学反应引起的气-粒转化是广州城区夏季大气颗粒物的重要来源. 7月12—13日广州城区发生了一次典型的大气污染过程,ρ(PM_2.5)由18 μg/m3增至112 μg/m3,能见度降至8 km. 在该时间段,积聚模态粒子体积分数与ρ(PM_2.5)变化一致,R2(相关系数)达到了0.85. 后向轨迹分析表明,污染气团主要来自于西南方向,在陆地停留时间较长.      

河北省气溶胶标高时空变化及其成因

以2012年河北省20个监测站的MODIS AOD(气溶胶光学厚度)和近地面水平能见度数据为基础,应用Peterson 模型和高斯模型,计算气溶胶标高月均值年内变化模型系数;应用全微分近似计算原理,构建了气溶胶标高时空变化的成因模型.结果表明:①全省平均气溶胶标高以夏季最高,为3.298 km;春、秋季次之,分别为2.864和2.284 km;冬季最低,为1.597 km. 全省气溶胶标高空间分布以夏季地域差异最显著,最大值为3.193 km;冬季地域差异最小,最大值为1.487 km. ②在全省尺度上,大气颗粒物排放强度和大气边界层高度每变化1%时,将会引致气溶胶标高分别变化0.577%和0.143%,二者对气溶胶标高变化的贡献率分别为80.1%和19.9%;在省内6个次级区域尺度上,大气颗粒物排放强度越大的区域,大气边界层高度对气溶胶标高的贡献率越大,如冀中南平原、沧州沿海平原和冀东平原的贡献率分别达到63.7%、57.8%、54.2%;反之则贡献率较低,如冀中平原、冀西北山区和冀东北山区的贡献率则分别仅为45.4%、32.6%、8.6%.      

华北地区夏季大气亚微米颗粒物的半挥发性特征

利用热扩散管TD(Thermal Denuder)与高分辨飞行时间气溶胶质谱仪(HR-ToF-AMS)联用法,于2013年6—7月对华北地区国家环境空气质量评价区域点香河的大气PM₁(亚微米颗粒物)及其组分〔OM(有机质)、SO₄2-、NO₃-、NH₄+、Cl-〕进行连续在线观测,并实现了PM₁不同化学组分半挥发性特征的模拟分析. 结果表明:在观测期间,ρ(PM₁)平均值为 (47.9±47.3) μg/m3,其中OM贡献最大,达到38.2%〔ρ(OM)占ρ(PM₁)的比例,下同〕,之后依次为SO₄2-(33.7%)、NH₄+(13.8%)、NO₃-(12.3%)、Cl-(2.0%). 在PM₁的各化学组分中,NO₃-和Cl-的MFR(质量剩余分数)值最低(约0.40),表明二者的半挥发性最高,当温度为50 ℃时,约60%的NO₃-或Cl-进入气相中;SO₄2-的半挥发性最低,在50 ℃时仍有约90%的质量剩余;而OM和NH₄+的半挥发性居中. NO₃-的半挥发性受大气PM₁污染水平的影响,50 ℃时其半挥发性随着ρ(PM₁)的增加而升高. 当温度从50 ℃升至200 ℃时,残留有机气溶胶的O/C(原子数比)从0.47增至0.60,说明半挥发性组分多为氧化态较低的有机化合物. 此外,真空动力学粒径在60~2 000 nm的颗粒物在不同粒径段表现出相近的半挥发性. 大气PM₁半挥发性的定量分析结果可为全面认识大气颗粒物的物化性质及污染机理提供数据,也有助于空气质量模型的完善.