论文部分内容阅读
大气有机氮因其对氮循环、二次有机气溶胶形成、云凝结核形成、人体健康有重要影响,得到越来越多的关注,中国对细颗粒物中有机氮研究缺乏。北京作为中国最大的城市,PM2.5污染污染严重,受多种来源影响,如机动车排放源、燃煤、工业源、沙尘源、生物质燃烧源等,这些排放源也是研究中具有共识的有机氮部分主要来源。对北京城市细颗粒物有机氮组分的研究,为进一步认知有机氮对SOA形成、氮循环及对人体健康的影响都有重要意义。本研究关注PM2.5中ON总量特征,为进一步研究ON单体组分提供科学依据。以北京2013年1、4、7、10四个月份为代表,分析有机氮季节变化特征。对2013年1、6月重污染时期加密观测,探究有机氮重污染时昼夜变化特征。分析颗粒物化学组分有机氮、水溶性离子、碳质组分、元素,结合气象数据,通相关性分析、PMF运算,分别定性、定量探究有机氮来源及其贡献。结果显示,北京PM2.5中有机氮组分普遍存在,日平均浓度为1.49μg·m-3,秋季平均浓度最高,为2.44μg·m-3。有机氮对总氮平均贡献为20%,夏季比例最高。有机氮与总氮、氨氮、硝酸盐氮均显著相关,具有人为源特征。春、秋季N/C比值与ON浓度正相关趋势尤为显著。春秋可能存在N/C较高、强度较大的有机氮排放源。有机氮、硫酸盐春秋高值区相互对应,且伴随高相对湿度、高酸度条件。有机氮与其它组分的相关性研究显示有机氮来源与多种人为源排放(如燃煤、工业源、生物质燃烧源)及沙尘源相关。有机氮与SOC相关性比OC、EC显著,具有二次性。冬、夏重污染加密观测显示,有机氮2h平均浓度达到2.86μg m-3,最高浓度均约为10μg m-3。有机氮占PM2.5总氮比例为2030%,夏季比例更高,N/C比值夏季高于冬季,与日均数据一致。重污染条件下ON源强增加,对硫酸盐负荷敏感,ON组分呈现二次性,可能受酸催化影响。不同硫酸盐负荷下ON与N:C相关性比较,显示沙尘相关源与人为排放相关的二次源均为ON重要来源,冬季尤为显著。冬夏夜间ON浓度均高于白天,并一致显示高RH有利于ON增长或形成。差异是,冬季ON波动受RH影响大于昼夜差异,而夏季RH的主导影响仅发生在高RH条件下,在低RH条件下,昼夜差异更为显著,暗反应具有显著优势。PMF解析四季日均数据,最优解为七因子:硝酸盐因子、硫酸盐因子、有机碳因子、氯因子、沙尘因子、钒因子、砷因子。其中ON主要贡献源为硝酸盐因子(57.2%)、有机碳因子(37.2%)、钒因子(7.6%),定量验证ON来源以人为源为主。但钒因子为受沙尘影响的重油燃烧源因子。