南昌市PM2.5中硫酸盐、硝酸盐及其气态前体物的分布特征与转化机制

2016-10-15 12:21邹长伟朱方旭

分析科学学报 2016年5期

邹长伟，刘凌，黄虹*, 徐敏, 朱方旭

(1.南昌大学资源环境与化工学院，江西南昌 330031；2.丰城市环境保护局，江西丰城 331100；3.中国核工业集团公司二七〇研究所，江西南昌 330200)

气溶胶颗粒能给全球气候、大气环境和人体健康带来诸多不利影响，同时具有很大的不确定性和复杂性[1]。研究表明，灰霾天气很大程度上源于二次气溶胶的生成[2]。二次气溶胶包括二次有机和无机气溶胶，其中硫酸盐和硝酸盐是二次无机气溶胶中的主要成分。不同区域因排放源和气象条件的差异，二次气溶胶的形成机制也存在差异[2,3]。而不同季节PM2.5中二次无机盐的分布特征与形成机制仍是当前研究的热点[4 - 7]，

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

武汉天虹TH-150C中流量大气采样器；美国便携式PM2.5采样器；瑞士万通IC-861离子色谱；KQ-300DE型数控超声波清洗器；THB9200型三合一气象仪；φ47 mm石英纤维滤膜。

Na2CO3/NaHCO3淋洗液；甲醛缓冲吸收液；盐酸萘乙二胺吸收液。超纯水。

1.2 样品采集

空气样品采集和细粒子采集同步进行。中流量大气采样器采集SO2流量为0.5 L/min，采集NO2流量为0.4 L/min，每小时采一个样。便携式PM2.5采样器采集细粒子流量为5 L/min，每小时采一个样。样品采集季节和时间见表1。采样点：A1(南昌大学前湖校区环境楼，混合区)，A2(南昌大桥西桥头南南斯友好路旁侧，机动车尾气影响区)，A3(南昌市某发电厂下风向2公里处，燃煤污染源影响区)。

表1 样品采集季节、时间和样品数量

1.3 样品分析

1.4 气象条件

采样期间采用手持气象仪同步记录气象条件。冬季：小时温度范围7～19.5 ℃；相对湿度50%～78%，气压102.5～103.0 kPa；春季：小时温度范围10～23 ℃；相对湿度30%～92%，气压101.3～103.0 kPa；夏季：小时温度范围24～34.6 ℃；相对湿度35%～75%，气压100.4～100.9 kPa；秋季：小时温度范围20.7～32.1 ℃；相对湿度62.5%～80.8%，气压100.4～101.9 kPa。

(1)

(2)

2 结果与讨论

2.1.1SO2浓度季节分布由表2统计结果可见，南昌市混合区(A1点)的SO2浓度(μg/m3)季节分布：冬(41.2)>春(26.7)>秋(23.8)>夏(18.9)。冬季SO2浓度高的原因可能是冬季空气干燥，温度低，不利于光化学氧化过程，且冬季可能受到北方气团的影响，一方面北方气团会带来大气污染物，另一方面北方气团属冷空气，导致逆温现象，污染物不容易扩散，造成SO2积累。夏季SO2浓度最小可能与夏季逆温较弱，太阳辐射强度大，气温较高，二次反应比较活跃，空气流动较大，污染物易扩散等因素有关，而且南昌市夏季雨水量较大，有较强的清除作用。道路旁侧(A2点)的SO2浓度季节分布同样是夏季最小，与A1点季节分布相似；但燃煤电厂周围(A3点)的SO2浓度季节分布却比较特殊，夏季SO2浓度没有比其它季节低，反而更高，原因是夏季南昌市天气炎热，工业和民用耗电量增加，火电厂满负荷生产，燃料使用量增加，SO2的源排放量大，导致该局地范围内夏季SO2浓度异常得高。

表及SOR、NOR的统计结果

SOR的季节分布表现为：在3个采样点均为夏季最高。SOR值大小不仅受前体气态污染物的影响，还受到了气象因素的影响，而且不同季节有着不同的主导因素。夏季温度较高、太阳辐射大、环境湿度适宜等条件，使得在白天比较容易发生SO2的气相均相转化，同时夏季相对多的臭氧，也使得液相转化反应发生较多，所以夏季SOR全年最高。秋季受北方地区气团的影响，前体污染物浓度的增加可能促进二次转化的进行，同时秋季太阳辐射相对冬季高，秋季SOR值比冬季大。春季雨水丰润，降雨期间对大气污染物的冲刷作用，在一定程度上减少了二次转化的速率。

2.1.4NO2浓度季节分布由表2可见，A1点春、夏、秋、冬季NO2的浓度分别为41.7、31.2、35.0、29.7 μg/m3；A2点春、夏、秋季NO2浓度为：62.6、59.1、61.4 μg/m3；A3点春、夏、秋季NO2浓度为：48.7、48.7、45.8μg/m3。

NO2浓度的季节分布表现为：各采样点均为春季最大(偏大)，不同季节NO2浓度相差不大，NO2浓度季节变化不明显。这可能是因为NO2的主要来源为汽车尾气，各个季节排放量相对差距较小有关。

2.1.6NOR季节分布由表2可见，A1点NOR值季节变化为：冬(0.34)>秋(0.26)>春(0.19)>夏(0.09)。A2点NOR季节分布为：秋(0.33)>春(0.30)>夏(0.16)。A3点NOR季节分布为：春(0.33)>秋(0.28)>夏(0.15)。整体来看NOR小于SOR，表明NO2的二次转化不如SO2的二次转化效率高。