大气细粒子的快速捕集及化学成分在线分析方法研究

本文介绍了一种新型的大气细粒子快速捕集及其化学成分在线分析方法。该方法中大气细粒子与过饱和水蒸气绝热混和而增长成大粒子 ,并在气流的带动下惯性撞击到一垂直玻璃板上 ,一含有内标物的去离子水流自上而下将撞击到玻璃板上的粒子收集 ,收集液被直接输送到离子色谱、总有机碳分析仪 ,在线分析其中的化学成分。该方法每 12min可完成单个样品分析 ,每小时可连续采集分析 5个样品。离子色谱最低检测限约为 0 .0 5 μg/m3(NH+4 )到 0 .2 0 μg/m3(SO2 -4 ) ,不确定度约为 3 % ,TOC最低检测限为 5× 10 -5μg/m3,不确定度约为 3 %。真实的大气细粒子观测结果表明 ,该方法快速、简捷、灵敏度高 ,是实时监测大气中细粒子化学成分的有效工具     

基于SPAMS的兰州市2018年冬季沙尘天气过程细颗粒物污染特征及来源研究

2018年11月22日-12月1日,兰州市经历了一次远距离传输的沙尘天气过程,为了解此次沙尘天气过程时段细颗粒物污染特征及其污染来源变化特征,本研究基于单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）细颗粒物自动采集数据,并结合常规污染物自动监测数据和气象因子数据对沙尘天气前后及其过境期间细颗粒物化学组分及污染来源变化情况进行了分析,同时利用后向轨迹模型（HYSPLIT）研究了沙尘气溶胶的输送路径.研究结果表明：受沙尘天气过境影响,兰州市PM₁₀浓度大幅升高,PM_2.5/PM₁₀最小值仅为0.13,SO₂、NO₂、CO质量浓度出现明显降低,而O₃质量浓度在沙尘过境时有所升高;细颗粒物质量浓度与MASS数浓度变化趋势基本一致,细颗粒物的变化趋势可一定程度上反映大气细颗粒物的污染状况;利用自适应共振神经网络法分类后经人工合并将所采集到的细颗粒分为9类：OC、EC、HOC、OCEC、MD、HM、K、Na、LEV;所选时间段内SPAMS采集到的OC（24.8%）类颗粒物数量最多,沙尘过境时MD、LEV、Na类颗粒物占比不同程度增大,其余颗粒物占比减小;沙尘过境时扬尘源、生物质燃烧源、工业工艺源、餐饮及其它源贡献率增加,其中扬尘源增幅最大,而其余源贡献占比减小;后向轨迹HYSPLIT模型输送路径结果显示沙尘天气过程的起源地为塔克拉玛干沙漠,传输方向为经新疆的塔里木盆地塔克拉玛干沙漠进入青海中部,最后影响兰州地区.     

北京PM10中矿物颗粒的微观形貌及粒度分布

使用高分辨率环境扫描电镜和图像分析技术对北京PM10中矿物颗粒的微观形貌和粒度分布特征进行了研究．结果表明，北京PM10中的矿物颗粒按其形貌、组成特点可以分为单矿物和矿物集合体2类；矿物颗粒多以不规则的形态出现；形态规则的矿物主要是硫酸盐类矿物，是大气化学反应的产物，形态不规则的矿物是来自扬尘的原生矿物．不同类型污染产生的PM10中矿物颗粒的粒度分布特征表现不同，在沙尘暴样品和道路扬尘样品中矿物颗粒的粒度峰值在1～2．5μm；在局地扬尘的样品中，矿物颗粒的粒度较粗．主要分布在1—2．5μm和2．5—10μm．     

Size, composition, and mixing state of individual aerosol particles in a South China coastal city

Aerosol samples were collected in summer in Macao,a coastal city of the Pearl River Delta Region in China.Morphology,size,elemental composition,and mixing state of individual aerosol particles were determined by scanning electron microscopy coupled energy dispersive X-ray(SEM/EDX) and transmission electron microscopy(TEM).Based on the morphologies of 5711 aerosol particles,they consist of soot(32%),mineral(17%),secondary(22%),and unknown fine particles(29%).The sizes of these particles were mostly distributed between 0.1 and 0.4 μm.Compositions of 202 mineral particles were obtained by SEM/EDX.Mineral particles were mainly classified into three types:Si-rich,Ca-rich,and Na-rich.The compositions of typical mineral particles can indicate their sources in sampling location.For example,mineral particles,collected along the main street,were associated with trace amounts of heavy metals,such as Zn,Ti,Mn,Ba,Pb,and As.TEM observations indicate that most Na-rich particles were aged sea salt particles(e.g.,Na2SO4 and NaNO3) which formed through heterogeneous chemical reactions between sea salt and acidic gases.Additionally,aging time of soot was short in Macao due to high humidity,high temperature,and high levels of sunlight in Macao.Most of soot and fine mineral dust particles were internally mixed with secondary particles.     

2015世界互联网大会期间嘉兴市大气细颗粒物污染特征及来源研究——以单颗粒气溶胶质谱技术为例

基于单颗粒气溶胶质谱技术,于2015年12月12—23日互联网大会期间开展了嘉兴市细颗粒物污染特征和来源研究.结果显示,观测期间共捕捉到5次不同的污染过程,分别为:管控期的区域输送(P1)-清洁天(P2)-本地排放(P3)过程,以及管控后的污染反弹(P4)-重污染程(P5)过程.污染期间(P1、P5),硝酸盐含量及比例均有显著增加,并且增加的主要是老化的硝酸盐颗粒,表明硝酸盐的二次转化对长三角地区高浓度细颗粒物形成具有重要影响.受管控措施和南下的强冷空气影响,会议期间,除有机碳和生物质燃烧组分外,PM_(2.5)质量浓度及其它各组分浓度均有不同程度的下降.管控措施解除后(P5),受区域输送和本地污染物积累共同作用,颗粒物浓度开始反弹并持续升高,硝酸盐和EC组分均有明显增加,并且呈现出早、晚高峰值.源解析结果显示,P5期间颗粒物浓度反弹与机动车尾气排放密切相关.研究表明,实施管控措施对降低机动车尾气排放和PM_(2.5)质量浓度、改善环境空气质量等效果显著.     

基于细微粒子污染的灰霾判定方法的研究

本文从细微粒子污染导致灰霾形成的角度出发,首先开展了灰霾监测实验,并对实验数据进行频数和描述性分析,研究了以PM10为主的细微粒子污染与灰霾的影响关系。确定了以PM10日平均浓度为灰霾目的判定依据,并根据中国大陆PM10污染指数的分级标准建立了灰霾等级指数,从而形成了一套根据PM10日平均浓度来确定不同等级的灰霾发生概率的方法,为灰霾预测及灰霾治理提供一定的理论依据。     

北京市典型城区PM_(2.5)中正构烷烃的污染特征与来源

2013年6月在北京及华北平原大城市空气污染联合观测期间,使用大流量PM2.5采样仪分昼、夜采集北京市典型城区环境空气中PM2.5样品,利用GC-MS技术对PM2.5中正构烷烃的污染水平、分布特征与来源进行分析,并且结合后向轨迹分析了远距离传输的影响.结果表明:观测期间ρ(PM2.5)为29.73~275.30μgm3,PM2.5中ρ(总正构烷烃)为50.33~143.49 ngm3.PM2.5中正构烷烃质量浓度随碳数分布呈单峰-后峰型和双峰-后高型2种;Cmax(主峰碳数)为C29或C31;CPI(碳优势指数)为1.34~6.66;LMWHMW〔ρ(C14~C24正构烷烃)ρ(C25~C36正构烷烃)〕为0.10~0.31.观测期间PM2.5中正构烷烃主要来自高等植物蜡,并且主要来自温带植物;其次来自化石燃料和生物质的不完全燃烧.观测期间来自北京市南向气团轨迹出现概率最高,影响最为突出,其次为来自东南沿海方向和内蒙古中西部方向的气团轨迹.     

基于单颗粒气溶胶质谱仪的香河采暖季前后含铅颗粒物的组成特征研究

为了研究粒径在0.2?—?2.0μm的含铅颗粒物的化学组分和粒径分布特征,运用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)于2017年10月至2018年1月在河北省香河县开展观测活动.通过自适应神经网络算法(ART-2a)对含铅颗粒物进行命名、合并后,主要分为六类:富钾(Pb-K)、元素碳(Pb-EC)、有机碳元素碳(Pb-OCE...     

Heterogeneous uptake of NO2 on soils under variable temperature and relative humidity conditions

Heterogeneous reactions of nitrogen dioxide (NO₂) on soils collected from Dalian (S1) and Changsha (S2) were investigated over the relative humidity (RH) range of 5%-80% and temperature range of 278-328 K using a horizontal coated-wall flow tube. The initial uptake coefficients of NO₂ on S2 exhibited a decreasing trend from (10 ± 1.3) × 10^-8 to (3.1 ± 0.5) × 10^-8 with the relative humidity increasing from 5% to 80%. In the temperature effect studies, the initial uptake coefficients of S1 and S2 decreased from (10 ± 1.2) × 10^-8 to (3.8 ± 0.5) × 10^-8 and from (16 ± 2.2) × 10^-8 to (3.8 ± 0.4) × 10^-8 when temperature increased from 278 to 288 K for S1 and from 278 to 308 K for S2, respectively. As the temperature continued to increase, the initial uptake coefficients of S1 and S2 returned to (7.9 ± 1.1) × 10^-8 and (20 ± 3.1) × 10^-8 at 313 and 328 K, respectively. This study shows that relative humidity could influence the uptake kinetics of NO₂ on soil and temperature would impact the heterogeneous chemistry of NO₂.     

1~3 nm颗粒物在粒径分布测量仪中的通过效率研究

基于二甘醇的扫描电迁移率粒径谱仪(DEG-SMPS)是常用的1～3 nm颗粒物粒径分布测量系统.目前对1～3 nm颗粒物在该系统中通过效率的量化不够准确,这给大气颗粒物粒径分布的测量带来了较大的不确定性.本文研究了1～3 nm颗粒物和离子在直管、弯管以及气溶胶中和器等系统组件中的通过效率,并使用等效管长法来量化颗粒物在这些组件单元中的通过效率.研究表明,1～3 nm颗粒物在直管内的通过效率不受颗粒物电性影响,且可以由Gormley-Kennedy (G-K)方程估算.当采样流量为2.5 L·min~(-1)时,DEG-SMPS系统中总等效管长约为433 cm,其中气溶胶中和器的等效管长为160 cm,弯头的等效管长为33 cm.