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近些年,因为大量的能源消耗和快速增长的机动车数量,中国面临严重的大气颗粒物污染。颗粒物污染以铵化的细颗粒物浓度的升高为特征,因为它们的化学成分和在大气较长的生命周期,对人体健康、可见度产生了很多负面的影响。粗颗粒物的叠加也是减少可见度一种重要的因子。另外,酸性物质和有毒物质通过粗颗粒物沉降对生态系统造成了负面的影响。但是目前的研究聚焦在单一的颗粒物类型,比如PM2.5(空气动力学直径≤2.5 μm的颗粒物)和TSP(总悬浮颗粒物)。单一的颗粒物类型对于更好理解不同粒径颗粒污染是不足的。不同粒径颗粒物的化学成分布特征对于理解大气中的物理化学过程是非常重要的。自上个世纪初以来,为满足人口增长对食物和能源的需求,化肥施用和养殖业等造成人为氨(NH3)排放快速增加。大气氨浓度和大气铵态氮沉降升高造成空气质量下降和许多负面的生态效应。NH3作为重要碱性气体,在大气颗粒物,尤其是细颗粒物的形成中,扮演重要的角色。但是它没有被包括进减排措施中。理解NH3向PM-NH4+(颗粒物铵)转化过程对于更加有效地减排措施是有重要意义的。本研究2018年3月到9月对天津市区颗粒物污染展开了密集监测,一共取得颗粒物样本261个和NH3样本39个,为进一步了解颗粒物污染和PM-NH4+转化提供数据支持,同时也为城市环境管理、制定污染控制标准和改善城市空气质量提供科学依据。主要研究成果如下:(1)对于不同粒径的颗粒物而言,采样期间所有PM平均浓度升序排列为(PM 的下标表示粒径范围,单位为 μm):PM<0.43(6.4 μg m-3)9(23 μg m-3)。采样期间,PM2.1平均占总 PM 的38.8%,说明细颗粒在颗粒物污染中占重要地位。而且PM1.1平均占PM2.1的68.2%,意味着天津细颗粒物污染主要是来自亚微细米。(2)不同粒径颗粒物中水溶性离子(Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+,F-,Cl-,NO2-,SO42-,NO3-,PO43-,缩写为 WSI,water-souluble ions)合占对应粒径颗粒物浓度的平均比例升序排列:PM4.7-5.8-WSI(17.5%)9-WSI(22.5%)2.1-WSI高。可能有两个原因。第一细颗粒物主要来自二次颗粒物(NH4+,SO42-和N03-,缩写为SNA)并且不会生长成粗颗粒,第二细颗粒物有更大的比表面积,更容易吸附这些物质。PM2.1中SNA平均占PM2.1的38%,特别是在3月份这个比例达到58%,说明SNA在细颗粒污染中起到了重要作用。PM<0.43,PM0.43-0.65,PM0.65-1.1,PM1.1-2.1,PM2.1-3.3,PM3.3-4.7,PM4.7-5.8,PM5.8-9,PM>9中NH4+与(NO3-+2*SO42-)的平均摩尔比分别是 0.20,1.00,0.97,0.74,0.23,0.12,0.09,0.06,0.06。PM0.43-2.1的平均摩尔比更大且接近1(化学反应计量数),恰好是SNA聚集更集中的粒径,说明SNA的前体物(已反应的部分)反应更充分,对于细颗粒物的贡献更大。(3)按月份尺度来看,3-9月份NH3的平均浓度分别是6.97 μg m-3,3.78μg m-3,4.59 μg m-3,3.88 μg m-3,4.73 μg m-3,8.04 μg m-3,9.58 μg m-3。3-9月份对应的总PM-NH4+平均浓度分别为8.91 μgm-3,4.40 μg m-3,3.20 μg m-3,3.76 μg m-3,3.67 μg m-3,1.99 μg m-3,3.44 μg m-3。按季节划分,冷季节(3-4月)总PM-NH4+的平均浓度高于暖季节(5-9月),NH3浓度则相反。冷季节总PM-NH4+平均转化率(41.7%)高于暖季节总PM-NH4+平均转化率(27.1%)。按颗粒物污染情况划分,空气污染期间(PM2.1>75 μg m-3)的总PM-NH4+平均转化率(53.2%)高于空气洁净期间(PM2.1<75 μg m-3)总PM-NH4+平均转化率(31.1%)。综上所述,细颗粒物是颗粒物污染的重要组成部分,吸附污染物的比例更大。低温和空气污染期间,NH3向PM-NH4+转化的效率更高。