邯郸市冬季一次霾过程中细颗粒物化学组分的污染特征及消光贡献

近年来京津冀地区大气环境污染受到广泛关注,邯郸作为京津冀南部地区燃煤为主的工业城市之一,大气污染问题较为突出。为厘清邯郸市冬季大气重污染发生时细颗粒物(PM_(2.5))中主要化学成分的形成过程及光学特性,本研究于2016年1月23～30日,采集了PM_(2.5)样品,测定了水溶性离子组分和碳质组分的质量浓度,探讨了PM_(2.5)污染特征,在此基础上进一步分析了PM_(2.5)的光学特性。结果表明,采样期间PM_(2.5)平均质量浓度为(122.6±66.9)μg/m~3,水溶性离子占PM_(2.5)的36.0%,SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+3种离子(SNA)占水溶性离子的74.7%,是邯郸市PM_(2.5)中最主要的水溶性离子。有机碳(OC)与元素碳(EC)平均质量浓度分别为(35.6±24.0)μg/m~3和(10.4±8.0)μg/m~3,分别占PM_(2.5)的29.2%和7.5%。重污染期间PM_(2.5)平均质量浓度为216.3μg/m~3,是清洁时段(58.6μg/m~3)的3.7倍,且重污染期间EC、SNA和OC的质量浓度涨幅较明显。采样期间大气消光系数平均值为(780.9±439.1)Mm~(–1),有机物(OM)、EC、(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的消光贡献依次为51.4%、12.3%、11.4%和11.3%。重污染期间大气消光系数为(1351.9±208.5)Mm~(–1),EC和NH_4NO_3消光系数的增长幅度高于其他组分,说明邯郸市大气重污染发生时需要加强关注EC和NH_4NO_3。     

兰州市冬季气溶胶吸光特性研究——黑碳与棕色碳的区分及特征分析

为研究兰州市冬季亚微米气溶胶的吸光特性,利用2014年1月10日至2月4日黑碳仪（AE31）和高分辨率飞行时间质谱仪（HR-ToF-AMS）观测资料,对气溶胶的吸光特性进行了分析。首先根据黑碳气溶胶（BC）和棕色碳气溶胶（BrC）的光学特性差异对二者进行区分,然后分析两者的吸光特性。结果表明：观测期间亚微米气溶胶中黑碳和有机物的平均浓度分别为3.7 μg·m^-3和29.3 μg·m^-3。随着亚微米气溶胶浓度的增加,黑碳和棕色碳吸收系数均增加,但棕色碳吸收系数增加得更快。黑碳和棕色碳在550 nm处的平均吸收系数分别为（9.9±5.9）Mm^-1和（51.0±28.1）Mm^-1。棕色碳的Angstrom指数为4.4。另外,采用正定矩阵因子解析模型（PMF）将棕色碳的来源划分为六种（碳氢类有机气溶胶（HOA）、烹饪类有机气溶胶（COA）、生物质燃烧（BBOA）、燃煤排放（CCOA）、半挥发低氧化程度有机气溶胶（SV-OOA）和低挥发高氧化程度有机气溶胶（LV-OOA））,并通过多元线性回归方法计算了各来源的吸光贡献,其中BBOA和CCOA对棕色碳吸光系数的贡献为41.5%,其次是SV-OOA（32.8%）、LV-OOA（14.2%）、HOA（7.8%）和COA（3.8%）,说明一次和二次有机气溶胶均为兰州地区棕色碳的重要来源。     

西安冬季元素碳气溶胶的碳同位素组成及来源变化

大气细颗粒物(PM_(2.5))对气候变化和人体健康具有重要影响。PM_(2.5)中的元素碳(EC)在大气中不发生反应,所以其来源变化可以指示PM_(2.5)一次燃烧源的变化。本文结合放射性碳同位素(~(14)C)和稳定碳同位素(~(13)C)方法,分析了西安2008/2009年和2015/2016年冬季PM_(2.5)中EC的同位素组成。~(14)C的分析结果表明,西安冬季EC的主要来源为化石燃料燃烧,2008/2009年和2015/2016年化石燃料燃烧对EC的贡献分别为77%±4%和72%±5%。~(13)C的分析结果表明,2015/2016年西安冬季EC排放源主要来自液体化石燃料燃烧(机动车排放)(δ~(13)C_(EC):-25.04‰～-24.64‰,-24.80‰±0.21‰),而2008/2009年冬季燃煤对EC的贡献更为显著(δ~(13)C_(EC):-23.72‰～-22.81‰,-23.22‰±0.39‰)。对比~(14)C和~(13)C的数据发现,近十年西安冬季EC排放源的变化显著,燃煤的相对贡献降低,而机动车排放的贡献升高,这与煤改气和机动车保有量的急速增加有关。     

喜马拉雅珠峰地区冬季大气气溶胶化学组分及光学特征

为了研究喜马拉雅山北坡冬季大气气溶胶化学组分、光学特征及来源,2017年11—12月在珠穆朗玛峰站(QOMS)共采集22个PM2.5样品.结果显示:PM2.5中包括水溶性离子(WSIs)、有机质(OM)、元素碳(EC)在内的所有检测成分,总质量浓度为(3.36±1.06)μg·m-3;有机碳(OC)、元素碳(EC)和水...     

香港郊区站点冬季污染背景下气溶胶消光特征及其与细颗粒物化学组成关系

为探究香港冬季气溶胶消光特征以及细颗粒物(PM2.5)的化学组分对消光系数的贡献,本次研究利用2013年1月在香港科技大学站点测定的高时间分辨率大气气溶胶消光系数以及PM2.5化学组分的观测数据重建本地化消光系数与颗粒物化学组分浓度的经验关系式——IMPROVE公式.结果表明,观测期间PM2.5质量浓度与散射系数的日均...     

北京市冬季、春季PM_(10)和PM_(2.5)中元素地球化学特征

使用TH1500C智能中流量(80~120 L/min)大气采样器采集了北京市区5个功能区和郊区的大气颗粒物(TSP/PM_(10)/PM_(2.5))样品,利用电感耦合等离子体质谱仪和原子荧光谱仪分析测试了大气颗粒物中Al,Fe,Mn,As,Hg,Cd,和Cr等21种元素,并通过计算元素的富集因子探讨了大气颗粒物中元素的来源。结果表明,冬季大气颗粒物PM10中Cd,Cr,As,Hg的浓度比春季的分别增幅233%,306%,298%和141%;在PM2.5中的增幅分别为442%,309%,310%和256%。Cd,Cr,As,Hg和Se等元素均表现出在PM_(2.5)中富集的趋势,并且其在冬季的浓度明显高于春季。认为冬季燃煤取暖对大气颗粒物中的污染元素贡献较大,主要贡献元素为Cd,As和Hg。     

1-（4-硝基苯基）-3-（3-硝基-5-氯吡啶）三氮烯的合成及其与锌的显色反应

报道了1-(4-硝基苯基)-3-(3-硝基-5-氯吡啶)三氮烯(NPNCPDT)的合成及其与锌的显色反应研究。在Triton X-100存在下,pH 10.5的Na2B4O7-NaOH缓冲溶液中,该试剂能与锌发生显色反应,锌与NPNCPDT形成摩尔比为1∶2的黄色配合物,在450 nm处有一最大正吸收,540 nm处有一最大负吸收。以450 nm为参比波长、540 nm为测量波长进行双波长测定,表观摩尔吸光系数为2.50×105L.mol-1.cm-1。锌量在0~480μg/L符合比尔定律。用拟定方法测定人发中的微量锌,方法精密度小于2.5%(RSD,n=6)。     

深圳市大气~7Be沉降通量与气溶胶沉积速率

同步分析了2015年1~12月份期间深圳市大气~7Be总沉降通量以及大气气溶胶中~7Be的放射性比活度,并据此计算获得大气颗粒物沉积速率。结果表明,深圳市大气~7Be的沉降通量范围为0.91~4.23 Bq/m~2×d,平均值为1.83 Bq/m~2×d;大气气溶胶沉积速率在0.15~5.10 cm/s之间,平均值为1.35 cm/s。研究发现,大气~7Be沉降通量和沉积速率均与降雨量呈显著的正相关关系,提示湿沉降是大气~7Be清除的主要机制;大气~7Be沉积速率与大气颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))含量呈负相关关系。     

宁波市不同粒径颗粒物中无机离子污染特征研究

细颗粒物(PM_(2.5))对气候、空气质量和人体健康具有显著影响,水溶性无机离子是PM_(2.5)主要成分。在2018-01-24至2018-02-20期间,宁波地区经历了一系列低温和PM_(2.5)浓度较高的天气过程,利用在线离子色谱(MARGA)和颗粒物化学组分监测仪(ACSM)监测宁波气溶胶的无机离子,研究了PM_(2.5)和亚微米细颗粒物(PM_(1.0))中硫酸根(SO_4~(2-))、硝酸根(NO_3~-)和铵根(NH_4~+)(三者统称为SNA)的变化特征。结果表明,SNA的质量浓度均与PM_(2.5)有明显正相关;随PM_(2.5)质量浓度的增加,SO_4~(2-)当量浓度(摩尔浓度×所带电荷数)百分比呈现减少趋势,而NO_3~-百分比呈现增加趋势;NH_4~+百分比未呈现明显变化趋势;NH_4~+主要分布在1.0μm以下粒径的颗粒物中,SO_4~(2-)主要分布在1.0～2.5μm的粒径的颗粒物中;PM_(2.5)中NH_4~+当量浓度百分比低于PM_(1.0)。0～1.0μm粒径段的颗粒物中NH_4~+可以完全中和SO_4~(2-)和NO_3~-,形成硫酸铵和硝酸铵,还可形成其他形态的铵盐;1.0～2.5μm粒径段的颗粒物中NH_4~+不能完全中和SO_4~(2-)及NO_3~-,NH_4~+当量浓度低于SO_4~(2-)和NO_3~-两者当量浓度之和,SNA主要以硝酸铵和硫酸铵形式存在,还存在其他形态的硝酸盐或硫酸盐。本次工作通过对PM_(2.5)和PM_(1.0)中SNA存在形式及其在不同粒径中主导成分的研究,为宁波市大气污染特征的了解提供科学依据。     

北京市气态元素汞浓度的时间变化特征

2013年9月至2016年8月对北京市气态元素汞(GEM)进行了连续监测并分析了其含量变化特征。结果显示,监测期间大气GEM总平均浓度为(2.77±1.27)ng/m~3,高于北半球背景值浓度,且其季节变化呈现多样性。2013/9~2014/8和2015/9~2016/8年大气GEM浓度秋冬季节较高,夏季较低;2014/9~2015/8年度则为冬季最低,主要是与大气汞的来源以及季风的风向、路径和风速明显相关。大气GEM浓度日变化为夜间高、白天低。大气GEM浓度与NO_2、SO_2、PM_(2.5)等大气污染物浓度呈明显正相关,雾霾气象条件下细颗粒污染物(PM_(2.5))在低空累积及逆温气象条件易导致大气GEM浓度升高。2004年以来,北京市大气GEM浓度降低的现象与工业燃煤消费总量降低的趋势相同,表明北京市对燃煤等人为排放源的控制在很大程度上降低了大气汞浓度。     

碳质气溶胶的放射性碳同位素(~(14)C)源解析:原理、方法和研究进展

碳质气溶胶(或颗粒物)作为大气气溶胶的重要组成,对环境、气候和人类健康造成了巨大的危害。其主要组成成分有机碳和元素碳具有不同的来源特征,且对人类健康和气候系统的影响也具有明显的差异。放射性碳同位素(14C)不仅能定性区分生物源和化石源,还能定量分析不同来源对有机碳和元素碳的贡献比率。重点评述了放射性碳同位素法对气溶胶源解析的技术原理、分离测试方法以及在我国应用的研究进展;最后提出了国内研究应加强的领域和利用放射性碳同位素法研究大气气溶胶的发展趋势。     

绵阳市PM_(2.5)、PM_(10)变化特征和城郊对比分析

本次工作以四川省绵阳市颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))污染变化特征为研究对象,利用绵阳市国控监测站结合西南科技大学自建监测站获得的PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度数据,对2017年9月至2018年9月期间绵阳市城郊PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度进行了分析,探讨了两者的季节变化和日变化,以及两者之间的相关性,阐释了污染颗粒的可能来源,并对比了城区与郊区的日变化差异。结果表明,绵阳市PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度季节间差异较大,污染程度整体上呈现冬季春季秋季夏季的特征,冬季灰霾天数最多,人为排放、地形和天气为主要影响因素。PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度具有良好的线性关系,相关系数为0.8771。颗粒物质量浓度郊区整体低于城区,城区相对郊区变化更为平稳,但郊区受扬尘影响程度高。     

南昌市PM2.5中稳定碳同位素组成特征

近几年,PM2.5浓度上升导致灰霾事件频繁发生,已经引起了广泛的关注。碳组分是PM2.5中的重要组分,被认为是灰霾形成和转化的重要因素,因此,研究PM2.5中含碳组分的来源及其化学过程具有重要的意义。本研究于2016年12月至2017年8月期间在南昌地区共采集105个PM2.5样品,分析了PM2.5样品中总碳(TC)浓度及其碳同位素(δ^13C)。结果表明,采样期间TC的年平均浓度为(12.1±2.1)μg/m^3,总体上呈现冬季高、夏季低的变化趋势,可能是受不同季节气象因素和来源变化的影响。δ^13C的年平均值为(?26.1±0.2)‰,总体上呈现冬季高、春季低的变化趋势,可能是受不同来源的影响。利用贝叶斯模型计算南昌地区PM2.5中TC主要来源于C3植物燃烧和机动车尾气,年源贡献分别为49.3%和28.7%;其次是煤燃烧和C4植物燃烧,年源贡献分别为17.7%和4.2%。春季δ^13C值偏低是由于C3植物燃烧贡献相对较高,而冬季δ^13C值偏高则是煤燃烧贡献增加。     

利用飞行时间质谱初步分析苯酚水相光化学反应的产物分布特征

近年的实验室模拟和野外观测研究表明,酚类化合物的水相反应(aqueous-phase reaction)对环境二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)的形成具有重要的贡献,因此探讨酚类化合物光化学过程中的演化特征有助于深化二次气溶胶形成的科学认识。本文以苯酚为研究对象,利用大气压喷雾电离(ESI)-飞行时间质谱(TOF-MS),对其在水相光化学反应下的产物分布特征进行了初步探讨。水相光照实验通过直接光解(无添加氧化剂)和光氧化反应(添加H_2O_2)两种情况进行。结果表明,两种方式进行的水相光化学反应均可能生成一系列的低聚物、羟基化化合物以及其他多官能团含氧产物。在m/z 150～400的区间内,添加H_2O_2的光氧化反应产物的分子式种类(150种)明显多于直接光解的形成产物(60种),但直接光解形成的高分子量产物(如低聚物等)离子丰度明显高于光氧化反应,直接光解的产物中可观察到四聚体化合物的生成;同时,水相光反应的产物在紫外-可见光波段内具有明显的光吸收增强特征。由此推断在大气中,以苯酚为代表的酚类化合物进入大气水相环境(云、雾水和气溶胶液态水)中发生的光化学过程对大气吸光性有机物或气溶胶的形成具有贡献作用。     

羰基化合物与还原性氮的液相反应及其对棕色碳贡献的研究进展

棕色碳是一类重要的吸光性有机气溶胶,对全球辐射强迫有重要贡献.其化学成分和形成机制是地球科学研究的前沿和难点.模拟实验结果表明,羰基化合物和还原性氮的液相反应产物在近紫外波段具有较强的吸光性,且化学成分复杂,难以分离和鉴定.本研究回顾了基于实验室羰基化合物和还原性氮的反应速率、反应机制,以及反应产物中吸光组分的化学成分...     

利用正构烷烃单分子碳同位素组成对兰州大气污染源的探讨

本文以兰州大气环境为试点,收集西固工业区、铁路商业-居民混合区和盘旋路交通要道区①取暖期（1994 年 3 月)和非取 暖期( 1994 年 8 月）的大气飘尘样品,固定污染源烟尘和汽车尾气样以及选择石油和煤的端元样品,利用MAT-252(GC-C-MC)仪进行正构烷烃单分子碳同位素测定。研究了大气飘尘、烟尘和尾气排放物中正构烷烃单分子碳同位素组成特征及分布规律,结合化石燃料（石油和煤）的分析结果提出了结果提出了冬季δ13C值高于夏季,西固工业区冬季、夏两季相似。经选择nC₂₁～nC₂₃单分子碳同位素值用二元复合估算结果,西固工业区大气污染主要为燃油源,市区内取暖期燃煤源输入率高,非取暖期主要来自燃油源,以汽车尾气为主,兰州市大气污染物中燃油源占60 %以上,这与用石油作为主要能源所造成的大气环境污染密切相关。     

1-（4-硝基苯基）-3-（3，5-二溴吡啶）三氮烯的合成及其与镍的显色反应

合成了1-(4-硝基苯基)-3-(3,5-二溴吡啶)三氮烯(NPDBPDT),并研究了NPD-BPDT与镍的显色反应。在pH 10.0的Na2B4O7-NaOH缓冲溶液介质中,表面活性剂Triton X-100存在下,镍与试剂生成摩尔比为1∶4的络合物在470 nm处有最大正吸收峰,表观摩尔吸光系数为1.02×105L.mol-1.cm-1;在540 nm处有最大负吸收峰,表观摩尔吸光系数为1.15×105L.mol-1.cm-1;以540 nm为参比波长、470 nm为测量波长进行双波长测定,表观摩尔吸光系数为2.17×105L.mol-1.cm-1。镍含量在0~480μg/L内符合比尔定律。方法用于合金样品中镍的测定,结果与原子吸收法相符,加标回收率为98.0%~102.0%;精密度小于5%(RSD,n=6)。     

珠江三角洲城市大气中多环芳烃的污染特征、来源解析和健康风险评估

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是广泛存在于大气中的一类毒害有机污染物.本研究采集了2018年冬、夏两季珠江三角洲9个地级市的气态和颗粒态(PM2.5)样品,分析了16种美国国家环境保护局优先控制PAHs的浓度水平和时空变化,并结合PM2.5相中的有机碳(OC)、元素碳(EC)和左旋葡聚糖浓度,使用正定矩阵因子分解(PMF)模型对PAHs进行了来源解析.∑16 PAHs的气相浓度范围为7.08～284.08 ng/m3,PM2.5相浓度范围为0.30～17.00 ng/m3,两相总浓度(37.48±41.53)ng/m3.季节特征上,∑16 PAHs气相浓度为夏高冬低,PM2.5相浓度则呈现冬高夏低,总∑16 PAHs浓度呈夏高冬低.比值法和PMF源解析结果发现,珠江三角洲9个典型城市大气的PAHs主要来自生物质燃烧(57％)、煤炭燃烧(30％)和机动车尾气排放(13％).城市周边生物质燃烧引致的PAHs污染仍需重视.健康风险评价表明,珠江三角洲大气PAHs致癌等效浓度处于较低水平(0.30～1.89 ng/m3),主要由苯并[a]芘贡献(>45％),建议重点关注.     

应用纤维素示踪北京市PM2.5天然植被排放来源的研究

大气细粒子(PM_2.5)污染是全球尤其是我国许多城市的重要环境问题。利用示踪物质识别和估算大气颗粒物来源是公认的可靠技术,纤维素可以作为示踪物质表征一次颗粒物的天然植被排放来源。本文针对大气细粒子中纤维素含量低、全程序空白相对较高等难点,优化建立了纤维素酶水解、GOD-苯酚-四氨基安替比林测糖法,在我国首次应用于测定大气PM_2.5中纤维素的含量,估算天然植被排放源的贡献。方法检出限为0.26 μg/m³(纤维素),可以满足大气PM_2.5纤维素测定要求;而且有效地降低了空白,全程序空白值(36.5 μg葡萄糖)低于文献方法空白值(53.8 μg葡萄糖),使之更适合于PM_2.5的测定。使用本方法对2012年5月至6月采集的北京市大气PM_2.5样品进行分析,纤维素检出率为96%,纤维素的平均含量为(0.573±0.17) μg/m³,折合为天然植被排放量占PM_2.5质量浓度的1.37%±0.65%;天然植被排放源对有机碳的平均贡献率为4.4%,最大达到9.2%,反映出天然植被排放是北京市PM_2.5的重要来源之 一。本研究方法为我国城市大气颗粒物(包括总悬浮颗粒物、PM₁₀、PM_2.5等)来源识别提供了新的手段。     

大气颗粒物中水溶性有机物的理化性质和污染特征研究进展

水溶性有机物(WSOM)是颗粒物的重要组成部分,来源广泛,组成复杂,对大气能见度、全球气候变化以及人体健康均有影响。本文主要综述了近5年国内外有关WSOM的研究成果,主要结论如下:(1)脂肪族化合物是WSOM的主要化学组分,而芳香族化合物含量相对较低;(2)WSOM相对于水溶性无机离子的占比增加时,气溶胶的吸湿增长因子相对较低;(3)不同来源的WSOM,其吸光性能差异较大,生物质燃烧源对WSOM的吸光贡献最大;(4) WSOM主要来自于生物质燃烧和光化学反应的二次生成,其秋、冬季浓度水平明显高于春、夏季,城区和郊区浓度水平均明显高于地区背景点。