沙尘暴期西安大气颗粒物化学组成及吸湿性能小时变化特征

于2013年3月9—12日沙尘暴时期,在西安市运用大流量大气采样器进行每小时1次TSP样品采集,对其进行有机碳(OC)、元素碳(EC)、无机离子及吸湿性能分析,同时利用ECOTECH公司EC系列气体监测仪,在线监测NO_x、SO_2及O_3等污染气体,研究沙尘暴期间城市大气颗粒物化学演化特征,探讨硫酸盐、硝酸盐、铵盐及钠盐等主要无机盐的来源、形成机制及其对颗粒物吸湿性能的影响。结果显示:此次沙尘暴期间有两次沙尘峰值过境西安,TSP小时浓度最高分别达到7527μg·m~(-3)和3200μg·m~(-3),同期SO_4~(2-)分别为180μg·m~(-3)和38μg·m~(-3)。沙尘暴初入西安时NO_3~-与NH_4~+浓度较低,其后,二者以1:1的摩尔比同步渐增,至沙尘过后第48小时(即非沙尘期)达最大值(分别为34μg·m~(-3)和8.7μg·m~(-3))。整个观测期间,SO_4~(2-)均与Ca~(2+)、Na~+等强线性相关,沙尘期SO_4~(2-)、Cl~-与Na~+的相关系数大于0.95,NH_4~+与NO_3~-的相关系数沙尘期为0.78。除O_3外,CO、NO_x、SO_2等污染气体的浓度变化趋势均是在沙尘过境后逐渐升高。在沙尘期间Na~+离子主要是以NaCl和Na_2SO_4的形式存在。而在整个观测期,SO_4~(2-)和Cl~-主要以NaCl、Na_2SO_4和CaSO_4的形式存在,其来源是戈壁上的干涸湖泊中的岩盐、芒硝、石膏和钙芒硝等矿物;但NH_4~+和NO_3~-主要来源于沙尘颗粒表面的非均相反应,并以NH_4NO_3的形式存在。由于TSP样品水溶性组分中大部分是无机离子,因此样品水溶性组分显示出了一定的吸湿性,整个观测期其吸湿增长因子变化范围为1.27~1.44。