南京工业区周边大气亚微米颗粒物组分及来源定量解析

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大气亚微米颗粒物(PM1)污染是中国长江三角洲(YRD)十分重要的空气质量问题之一。因此,开展对实际环境大气中PM1颗粒物污染特征、来源和演化过程的研究,对于更好地改善该地区的空气质量尤为重要。本文主要报道了2015年冬季在南京北郊工业区周边开展的利用Aerodyne黑炭气溶胶质谱仪(SP-AMS)对PM1进行在线监测的结果,测量得到了难熔性(rBC,难熔性黑碳)和非难熔性(有机物,硫酸盐,硝酸盐,铵,氯化物)颗粒物组分的化学和物理特性的相关高分辨率数据。  研究表明,PM1的平均浓度为45.9μg/m3,主要由有机气溶胶(OA,25.9%),硝酸盐(23.7%)和硫酸盐(23.3%),rBC(6.0%)和氯化物(4.3%)组成。PM1平均质量浓度占Met One BAM-1020测量的总PM25的绝大部分(74%)。小颗粒由有机物和黑碳占主导,大颗粒则有来自二次无机组分的显著贡献。通过对SP-AMS OA质谱进行正矩阵因子分解(PMF),得到了六种有机气溶胶(OA)因子:交通相关碳氢类OA(HOA),工业相关的OA(IOA),烹饪排放的OA(COA)以及三种二次OA因子,即当地OOA(LSOA)、半挥发性OOA(SV-OOA)和低挥发性OOA(LV-OOA)。  三种类型的一次有机气溶胶(POA)(HOA,IOA和COA)的总质量占全部OA质量的52.1%,另外47.9%是来自二次有机气溶胶(SOA)。HOA组分有明显的日均变化模式,高浓度来自高峰时间的交通。IOA因子来自工业排放,具有与HOA相似的昼夜模式,但具有相对高的CO2+信号。COA在午餐和晚餐时段出现峰值。LSOA可能与新鲜的当地二次OA有关。SV-OOA与硝酸盐更好地相关,并且与空气温度呈负相关,表明了其半挥发特性。LV-OOA则与硫酸盐浓度变化及温度等有着良好正相关性,表明LV-OOA与光化学氧化联系更为紧密。  此外,研究发现南京地区硝酸盐与温度呈现明显负相关关系,受热力学驱动;为进一步研究硝酸盐变化规律,本文整合了南京夏季,以及北京和兰州等地AMS数据,概括性提出了三种硝酸盐控制机制:“类型Ⅰ-热力学驱动”,“类型Ⅱ-光化学驱动”和“类型Ⅲ-PBL变化驱动”,有助于解释其他地区硝酸盐的演变规律和污染特征。
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