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。

Characterization and Sources of Water Soluble Inorganic Ions in PM2.5 in Winter in Typical Cities of China

LIN Xin;CAO Fang;ZHAI Xiaoyao;BAO Mengying;YU Shaocai;WANG Jingpeng;ZHANG Yanlin(Yale-NUIST Center on Atmospheric Environment,International Joint Laboratory on Climate and Environment Change(ILCEC),Nanjing University ofInformation Science&Technology,Nanjing 210044,China;Key Laboratory of Meteorological Disaster,Ministry of Education(KLME)/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of MeteorologicalDisasters(CIC-FEMD),Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing 210044,China;Research Center for Air Pollution and Health/Key Laboratory of Environment Remediation and Ecological Health,Ministry of Education/College ofEnvironmental and Resource Sciences,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China4.College of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China;College of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)