城市灰霾期间气溶胶光化学特性研究进展

李新妹

摘要：近几年来，我国河北、北京、天津、济南、陕西等地都出现过大范围的灰霾天气。通过对出现城市灰霾期间大气颗粒物中无机物、有机物的污染特征以及粒径分布特征进行综合分析发现：（1）灰霾期间PM2.5污染严重；（2）多环芳烃主要集中于细模态中，存在昼夜和季节差异；（3）无机元素污染水平存在季节差异；（4）水溶性离子比非灰霾天气时浓度高，秋冬季污染高于春夏季。

关键词：气溶胶；灰霾；光化学特性

目前，我国灰霾发生形势相当严峻，许多城市都有灰霾现象发生。霾是大量极细微的干性尘埃、烟粒、盐粒等均匀地悬浮在空气中，使水平能见度<10 km、空气普遍出现浑浊的天气现象[1]。发生霾时相对湿度不大，一般相对湿度<80%；霾的厚度比较厚，可达1～3 km左右，日变化不明显；灰霾发生时与晴空区之间没有明显的边界，粒子分布比较均匀；而且灰霾粒子尺度比较小（0.003～10μm），平均直径大约在0.3～1μm左右。大量细颗粒物和气体污染物通过太阳光的吸收、散射或反射，降低大气能见度，影响城市空气质量，导致太阳辐射强度减弱与日照时数的减少，造成农业减产，还能进入人体，引发呼吸道疾病，进而对人体健康造成危害。因此，灰霾期间气溶胶粒子化学特性的研究也越来越受到关注。

1 灰霾期间PM2.5污染特性

谭吉华等[3]分析广州灰霾期PM10中的碳元素。结果显示，灰霾期PM10污染严重，最高质量浓度为472.6μg/m3；二次有机碳污染严重，并随着灰霾污染的持续，二次有机碳占总有机碳比例增加，灰霾期最高可达到近70%。陈晓秋等[4]研究表明福州霾期间PM2.5的浓度水平明显高于非霾日。春季霾日PM2.5最高平均浓度达到53.9μg/m3，为非霾日的1.48倍；冬季PM2.5霾日的最高平均浓度为：68.87μg/m3，为非霾日1.49倍。

2 多环芳烃（PAHs）变化特征

大气中的PAHs多来源于矿物燃料（煤和石油等），木材、塑料等不完全燃烧、汽车尾气排放或大气光化学反应产生的二次污染物，主要集中于积聚模态。灰霾与非灰霾期间、不同季节灰霾期间以及灰霾期间昼夜不同，PAHs的分布特征也存在差异。谢鸣捷等[5]测得南京市秸秆焚烧季节灰霾期PAHs的总质量浓度为18.6ng·m-3，非灰霾期间为14.6ng·m-3。沈振兴等[6]研究得出西安冬季PM10中主要是以4环和5环的PAHs存在，白天與晚上总的PAHs平均质量浓度分别高达312.0ng·m-3和346.0ng·m-3。

3 灰霾期间气溶胶粒子中水溶性离子特征

水溶性无机离子是气溶胶的重要组成部分，影响能见度、辐射强迫、辐射平衡以及酸雨形成等环境问题。气溶胶中可溶性离子浓度大小在很大程度上决定了气溶胶的酸碱度以及半挥发性化合物（如NH3、HNO3等）在气态和颗粒态的分布形式。在乡村大陆地区，气溶胶中的水溶性组分随粒径减小而增加，在0.1～0.3μm的范围内可达80%。关于大气颗粒物中水溶性离子的研究较多，主要涉及到化学组分、浓度水平、分布特征、粒径分布、季节变化特征及来源分析等。通过研究发现，灰霾期间大气颗粒物中水溶性离子浓度明显比正常天气高。Tan等[7]指出广州冬季灰霾天气SO42-、NO3-、NH4+的质量浓度分别达到26.3、23.0和12.5 μg/m3，分别是正常天气的4.0、7.4和3.5倍。虽然各季节灰霾期间PM2.5质量浓度均高于正常天气，但水溶性离子的季节差异明显，秋冬季污染高于春夏季污染。

4 结语

目前，国内大气气溶胶的研究尤其是灰霾期间气溶胶粒子的化学特性已取得很多成果，包括有机物和无机物组成，粒径分布，污染特征等。但是，关于可吸入有毒物质的组成以及对人体健康影响的机理了解仍不充分，有待深入研究。另外，由于雾霾的形成与消散对于生态的平衡和人类的健康等密切相关，而灰霾期间气溶胶粒子特性研究有待深入。

参考文献：

[1] 中央气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，1979.

[2] 吴兑.霾与雾的识别和资料分析处理[J].环境化学，2008，27（3）：327-330.

[3] 谭吉华，赵金平，段菁春，等.广州典型灰霾期有机碳和元素碳的污染特征[J].环境污染与防治，2009，31（3）：105-108.

[4] 陈晓秋，俞是聃，傅彦斌.福州市春、冬季霾日与非霾日PM2.5碳气溶胶污染水平与特征[J].中国环境监测，2008，24（6）：68-72.

[5] 谢鸣捷，王格慧，胡淑圆，等.南京夏秋季大气颗粒物和PAHs组成的粒径分布特征[J].中国环境学，2008，28（10）：867-871.[11] 段菁春，谭吉华，盛国英，等.广州灰霾期间颗粒态PAHs的污染特征及来源[J].环境科学，2009，30（6）：1574-1579.

[6] 沈振兴，周娟，曹军骥.西安冬季可吸入颗粒物中多环芳烃的组成及风险评价[J].西安交通大学学报，2009，43（11）：114-120.

[7] Tan J H，Duan J C，Chen D H，et al.Chemical characteris-tics of haze during summer and winter in Guangzhou[J].Atmospheric Research，2009，94（2）：238-245.endprint