姬洪亮,趙 宏,孔少飛,白志鵬,韓 斌 (南開大學環(huán)境科學與工程學院,國家環(huán)境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室,天津 300071)

天津近岸海域大氣顆粒物無機組分季節(jié)變化及源析

姬洪亮,趙 宏,孔少飛,白志鵬*,韓 斌 (南開大學環(huán)境科學與工程學院,國家環(huán)境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室,天津 300071)

2006～2007年在天津近岸海域分4個季節(jié)走航采集了不同粒徑大氣顆粒物樣品,分析了其質(zhì)量濃度以及元素、離子和碳等化學組成,并應用富集因子以及特征化合物比值對其來源進行了探討.結(jié)果表明,天津近岸海域 TSP,PM10和 PM2.5的質(zhì)量濃度分別為(294.98±3.95),(279.87±17.53),(205.50±38.13)μg/m3,且呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化,秋季顆粒物濃度最高,冬季次之,夏季最低. TSP、PM10和 PM2.5中總元素濃度分別為48.76, 47.94,32.08 μg/m3. TSP中含量最高的離子是Na+, PM10和PM2.5中含量最高的離子是Cl-. 3種不同粒徑中OC濃度秋、冬兩季均明顯高于春夏兩季. Al/Fe的比值分析結(jié)果表明,春季TSP的主要來源為土壤塵,秋、冬季PM10和PM2.5主要受燃煤的影響. Cu、Zn和Pb的富集系數(shù)較高,其中Pb在冬季PM10中富集達到最高為741.3. NO3-/SO42-的變化范圍為0.28～0.85,春夏季該比值較高于秋冬季,反映了該海域同時受燃煤與機動車污染的影響.OC/EC變化范圍為2.13～5.58,表明該海域氣溶膠中存在著大量二次有機碳.

天津近岸海域；大氣顆粒物；無機組分；來源

海洋是大氣氣溶膠的源和匯[1-2],而近岸海域是大氣污染物從陸地向大洋遷移、擴散的過渡帶[3].近年來,國內(nèi)外通過航海調(diào)查、岸基觀測等手段對不同海域氣溶膠的成分、時空分布及來源等進行了研究,結(jié)果表明,近海大氣氣溶膠受到陸地源的影響強烈,并與海區(qū)的地理位置有關[4-5].

天津市瀕臨渤海,近年來環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展使得大氣顆粒物受到陸地人為排放源的嚴重影響[6],而對該海域大氣氣溶膠成分的報道甚少.本課題組于2006～2007年在天津近岸海域?qū)SP、PM10、PM2.5進行了4個季節(jié)的走航觀測,研究了顆粒物質(zhì)量濃度季節(jié)變化,并對其化學組成和來源進行了分析.為彌補我國近岸海域大氣氣溶膠研究的不足,促進環(huán)渤海地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量改善提供科學依據(jù).

1 實驗方法

1.1 采樣時間與地點

圖1 采樣點位與走航航線示意Fig.1 Location of sampling sites and lanes

分別于2006年8月26～27日,2006年12月9～10日,2007年 4月 24～25日和 2007年 11月12～13日在研究區(qū)進行樣品采樣.以上 4個時間段分別代表夏、冬、春、秋4個季節(jié). 租用津漢漁 04046號作為此次研究的采樣船,整個研究區(qū)域內(nèi)共設置了5個采樣點位(TJ01、TJ02、TJ05、ZD-TJ087、ZD-TJ096),見圖 1.各點位都在 10m等深線以內(nèi),在24h內(nèi)采樣船沿預定航線走完5個點位.TJ05(E117.890°,N38.931°),TJ02 (E117.720°,N38.881°),TJ01(E117.619°,N38.708°),ZD-TJ087(E117.950°,N39.125°),ZD-TJ096(E117.950°,N38.618°)每個季度同步采集 TSP、PM10、PM2.5樣品各一組.采樣期間大部分時間風向以西風和西南風為主,風可以將沿海地區(qū)的污染物吹向近岸海域,因此近岸海域可能會受到沿海的影響. 采樣位置設在在采樣船 2層平臺,距海面約 5m,上風向不受任何障礙物的影響,距采樣船發(fā)動機排煙口約 10m,采樣期間始終保持船的排煙口處于采樣平臺的下風向.采樣期間同步記錄現(xiàn)場溫度、壓力、濕度、風向和風速等氣象參數(shù).

1.2 采樣儀器與設備

采用配有 TSP、PM10和 PM2.5切割頭的TH-150AⅡ智能中流量總懸浮微粒無碳刷采樣器(武漢天虹智能儀表廠)完成顆粒物樣品采集.不同粒徑顆粒物同時用 2臺儀器平行采樣,采樣流量設定為100L/min,采樣時間設置為24h.采樣濾膜分別選用直徑 90mm的石英濾膜和聚丙烯纖維濾膜,石英膜用于分析離子和碳,聚丙烯纖維濾膜用于分析元素.在采樣前后,樣品濾膜和空白濾膜置于鋁箔做成的樣品袋中妥善保存.采樣前烘烤溫度定在400,℃對石英膜烘烤2h;聚丙烯濾膜的烘烤溫度定為60,℃烘烤0.5h以消除雜質(zhì)的干擾.

1.3 樣品分析

用美國 METTLER TOLEDO-XP26 Delta-Range十萬分之一天平稱量采樣前后濾膜質(zhì)量.將 1/2聚丙烯濾膜通過微波消解系統(tǒng)(ETHOSE,Milestone)進行消解后,用電感耦合等離子光譜發(fā)生儀(ICP)(IRIS Intrepid II,Thermo Electron)-AES對其中的20種化學元素組分進行分析,包括Na、Mg、Al、Si、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Sn、Ba、Pb、Bi、Ti和 Sb.樣品分析前使用一系列標準參考物質(zhì)對儀器的準確性進行定量校正,主要包括沉積物標準物質(zhì)系列(GSD1～GSD12)、土壤標準物質(zhì)系列(GSS1～GSS8)、 巖 石 標 準 物 質(zhì) 系 列 (GSR1～GSR12)等.剪取1/4石英膜用 DX-120離子色譜測定等8種離子[7],采用DRI Model 2001A熱光碳分析儀分析有機碳(OC),元素碳(EC).

2 結(jié)果與討論

2.1 天津近岸海域不同粒徑大氣顆粒物質(zhì)量濃度的季節(jié)變化

采樣期間天津近岸海域 TSP,PM10和 PM2.5的質(zhì)量濃度分別為(294.98±3.95),(279.87±17.53),(205.50±38.13)μg/m3.3種粒徑顆粒物的質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化,秋季顆粒物濃度最高,冬季次之,夏季最低(圖 2).秋冬兩季的 TSP濃度超出了國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準[8]300μg/m3;PM10春季和冬季超出了國家二級標準[8]150μg/m3,秋季則超出了國家三級標準[8]250μg/m3.秋季和冬季航次采樣時間正處于北方采暖期,化石燃料的消耗量大幅增加,因此這2個季節(jié)污染比其他兩季嚴重.春季采暖期已經(jīng)結(jié)束,加之春季天氣干燥、多風,利于污染物的擴散.夏季渤海天氣濕潤,一年中的主要降雨集中在夏季,尤其是采樣日之前渤海海面采樣區(qū)域有過明顯降雨,這對大氣顆粒物的沖刷作用很明顯,因此夏季大氣顆粒物濃度小于秋冬兩季.

值得注意的是,夏季航次采集到的TSP濃度為(144.80±4.70)μg/m3,而 1984 年戴樹桂等[9]在渤海開展的海洋氣溶膠研究所得到的 TSP濃度僅為 10μg/m3,遠遠低于本次研究所得的濃度值.這種變化可能是由于20年來沿岸工業(yè)區(qū)域的不斷擴大和經(jīng)濟的持續(xù)增長所引起的,越來越多的大氣顆粒物被排放到空氣中,并在一定的氣象條件下被傳輸?shù)胶Ｑ笊峡?

春秋冬三季天津近岸海域的顆粒物樣品中PM10分別占到TSP的78.4%,94.7%和65.7%,而PM2.5則占到PM10的57.0%,78.2%和78.9%.渤海大氣中細粒子所占比例較大,燃煤,機動車、船的尾氣及二次粒子可能是導致這樣一個結(jié)果的重要原因.由于細粒子更容易被人體吸入,因此該海域大氣顆粒物對人類健康存在潛在的威脅.

圖2 采樣期間顆粒物質(zhì)量濃度季節(jié)變化Fig.2 Seasonal variation of atmospheric particulate matter during sampling periods

2.2 主要無機組分的粒徑分布

天津近岸海域大氣顆粒物主要無機化學組分的質(zhì)量濃度見表1. TSP、PM10和PM2.5中總元素濃度分別為 48.759,47.935,32.078 μg/m3,占TSP、PM10和 PM2.5質(zhì)量濃度的 16.5%,17.1%和15.6%.Mg、Al、Si、Ca、Fe、Zn、Pb 在 3 種不同粒徑顆粒物上的含量均較高,這 7種元素占到總元素質(zhì)量的97%以上.Mg、Al、Si和Ca在土壤中均有較高含量,這些元素在大氣顆粒物中的高含量表明地殼物質(zhì)源類對渤海天津近岸海域地區(qū)的大氣環(huán)境具有一定的影響.Fe、Zn和 Pb是與人類活動密切相關的元素.除了地殼物質(zhì)源類外,鋼鐵冶煉工業(yè)是 Fe元素的一個重要來源.Zn主要是由輪胎的磨損、鍍鋅材料和橡膠產(chǎn)品中鋅化合物的使用所貢獻的[10-11].同時 Pb也是燃煤或燃油飛灰中的典型元素.Fe、Zn和 Pd幾種元素含量較高,表明研究區(qū)域大氣顆粒物受到人為污染的影響很大.氣溶膠中Al和Fe常被用作地殼風化源的指示因子,Al/Fe的值在巖石圈和土壤中分別為 1.7和 1.9[12].研究區(qū)大氣TSP,PM10和PM2.5中該值分別為2.09,3.10和7.64,并且TSP中Al/Fe的值在春季和冬季分別為1.81和 1.49,可以得出該春季海域粗顆粒的主要來源為土壤塵,且受到較大范圍輸送影響,冬季化石燃料的燃燒則可能是其主要來源.TSP、PM10和PM2.5中總離子濃度分別為 1.063,1.515,0.997μg/m3,碳組分含量分別為 45.475,42.466,33.434μg/m3,兩者共占到 TSP、PM10和 PM2.5質(zhì)量濃度的15.4%,15.2%和16.3%.

表1 天津近岸海域大氣顆粒物主要無機化學組分(μg/m3)Table 1 Inorganic chemical species of atmospheric particulate matter in Tianjin offshore area(μg/m3)

中國海區(qū)近岸海域大氣顆粒物元素組成的濃度隨著時間和空間的變化而不斷變化.表 2所示為近年來在中國海域和其他地區(qū)開展的研究中部分元素(Na、Mg、Al、Si、Ca、V、Mn、Fe、Cu、Zn、Cd和Pb)的含量水平.根據(jù)表2中所列數(shù)據(jù),天津近岸海域大氣顆粒物中 Na元素的濃度水平要低于其他研究中的數(shù)據(jù),表明采樣期間由于受到陸風的影響,海鹽粒子對大氣顆粒物的貢獻率有所減少.但是,其他一些在海鹽粒子中含量較高的元素,如Mg、K和Ca,在本研究中的含量要高于文獻中一些區(qū)域研究的結(jié)果,這與陸地污染源的干擾有關.

表2 不同海域大氣顆粒物中元素含量比較(ng/m3)Table 2 Comparison of elements in the aerosols sampled in different expeditions (ng/m3)

圖3給出了3種粒徑顆粒物上主要水溶性離子和碳組分的季節(jié)變化特征.結(jié)果顯示,3種粒徑顆粒物上主要水溶性離子含量秋、冬季明顯高于春季和夏季,TSP上夏季最低.秋、冬季節(jié)為采暖期,燃煤排放等人為源的影響是這兩季離子和碳含量高的一個重要原因.而春、秋兩季天津近岸海域多大風天氣,陸上大氣污染物容易對海上產(chǎn)生影響,而且該季海面上船只較多,造成顆粒物離子濃度較高;夏季風力較小,陸上污染物不容易傳輸擴散到海上,且夏季是渤海休漁期,海面船只較少,同時夏季豐富的降水對水溶性離子的沖刷作用明顯,是造成夏季離子濃度最低的主要原因.

與PM10和PM2.5不同的是,TSP上含量最高的是Na+,在4個季節(jié)中分別占TSP上水溶性離子總量的 56.8%,42.4%,66.5%和 45.8%.其次是Mg2+,在4個季節(jié)中對總離子的貢獻率分別達到了17.4%,16.8%,11.9%和17.6%.陳立奇[12]認為海洋氣溶膠中的 Na主要來自海水,部分來自陸源物質(zhì).Na+濃度較高反映了采樣期間大氣顆粒物受到海洋氣溶膠的影響.另外,SO42-對總離子的平均貢獻率達到了 10.3%,這其中除了海鹽粒子的貢獻外,陸上燃煤源污染向海上的輸送也是SO42-濃度較高的一個原因.陸源硫酸鹽對海洋氣溶膠的貢獻可按式(1)計算[20]:

式中,SO42-

圖3 TSP、PM10、PM2.5上水溶性離子和碳組分的季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variation of water-soluble ions and carbon components in TSP, PM10, PM2.5

PM10和 PM2.5上含量較高的離子是 Cl-,在冬、秋、春3個季節(jié)中分別占到PM10中水溶性離子總量的41.6%,26.6%和39.3%;占到PM2.5中水溶性離子總量的26.5%,26.0%和47.4%.其次是NH4+,在3個季節(jié)中分別占到PM10中水溶性離子總量的30.4%,36.8%和29.6%,占到PM2.5中水溶性離子總量的41.6%,35.9%和14.6%.Cl-受燃煤、工業(yè)排放等人為污染源的影響[22].NH4+主要由氣態(tài)前體物 NH3在大氣中通過復雜的氣相或液相反應形成[23].在城市大氣中,PM2.5中NH4+的一次來源貢獻很小,可以認為主要來自二次轉(zhuǎn)化[24].Cl-和 NH4+在 PM10和 PM2.5的富集表明該海域大氣中細顆粒物受到燃燒源和二次轉(zhuǎn)化的影響.

天津近岸海域氣溶膠的EC總體維持在一個相對穩(wěn)定的濃度水平,但 OC濃度秋、冬兩季明顯高于春、夏兩季,秋季OC分別占TSP,PM10和PM2.5的 40.6%,52.5%和 51.9%,冬季 OC分別占TSP,PM10和PM2.5的30.3%,33.3%和31.2%.最重要的原因就是秋季和冬季航次都處于中國北方的采暖期,燃煤污染嚴重,而秋季航次采樣期間海面漁船也較多,這可能造成了秋季碳濃度總體上高于冬季.機動車尾氣尤其是柴油發(fā)動機是城市大氣中EC的重要來源,EC常被作為衡量機動車污染的一項指標[25],機動車污染沒有明顯的季節(jié)變化特征可以解釋EC濃度的季節(jié)變化不大這一特征.

2.3 天津近岸海域大氣顆粒物的來源分析

2.3.1 地殼物質(zhì)富集因子 富集因子也稱富集系數(shù)(EF),它被定義為元素或其化合物在海洋氣溶膠中的組成與它們來源組成的比值[26-27],利用富集因子可以定性描述或判斷大氣顆粒物的來源.其優(yōu)點是能消除采樣過程中各種不定因素的影響,用相對濃度來解釋源的性質(zhì).地殼物質(zhì)富集因子 EFc常用來檢測或估算非地殼物質(zhì)源的對于采集樣品上的元素濃度的貢獻.元素的 EFc值是參考了地殼物質(zhì)的平均組成而計算的,對于單一元素來說,其EFc值的計算依據(jù)式(2):

式中,(E/Al)air和(E/Al)crust分別是元素E和Al在顆粒物和地殼物質(zhì)中組成之比.Al作為參比元素,這是因為其在土壤中含量較高.在 EFc計算中,通常采用的方法是使用全球公認的土壤組成,但是在本研究中采用了天津地區(qū)土壤元素背景值的組成成分[7]計算EFc.

圖4 不同季節(jié)顆粒物上元素富集因子Fig.4 Enrichment factors of elements in TSP/PM10/PM2.5for different seasons

富集因子(EFc)接近于 1的元素來自地殼物質(zhì)的可能性較大,而來自人為污染源的可能性就相對較小,而 EFc值較高的重金屬元素則主要由人為污染源貢獻.如圖 3所示,Na、Al、Fe、V、Co、Ba的EFc值小于或接近1,這些元素在顆粒物中不富集,主要來源于地殼物質(zhì);而 Mg、Ca、Cr、Mn、Ni,其EFc值大部分介于1到30之間,其來源就不僅僅是地殼物質(zhì),同時可能有人為源或者其他源類,其中Mg和Ca的富集可以通過海鹽粒子的貢獻加以解釋[4-5].Cu、Zn和Pb的EFc值較高,其中Pb在冬季PM10中富集達到最高為741.3,很明顯是來源于人為污染源.與春季相比,秋冬兩季元素主要富集在 PM10上,且冬季各元素的富集因子都普遍高于春季,這與秋冬季燃煤取暖等人為污染源強增大有關.

2.3.2 比值法 根據(jù) NO3-和 SO42-質(zhì)量濃度比值可以判斷大氣中N和S的流動源和固定源的相對重要性[23,28-29].在以機動車為主的地區(qū),的濃度往往高于 SO42-(如美國洛杉磯和加利福尼亞州南部地區(qū),二者的比值為 2和5,后一地區(qū)不使用煤作為燃料[30]).我國由于含硫煤的廣泛使用,此值通常較低,為 0.3～0.5[31].如圖 4所示,本研究中 NO3-/SO42-范圍為 0.28～0.85,平均值為0.46,春夏季該比值較高于秋冬季,反映了天津近岸海域同時受燃煤與機動車污染的影響,這與前面所分析的秋冬季由于采暖燃煤量增大相一致.

圖5 不同季節(jié)TSP、PM10和PM2.5的OC/EC和比值Fig.5 The OC/EC and NO3-/SO42-ratio for TSP、PM10and PM2.5in different seasons

EC主要來自含碳燃料的不完全燃燒[32],性質(zhì)穩(wěn)定,在大氣中不易發(fā)生化學轉(zhuǎn)化,所以被用來評價顆粒物的一次來源[23].OC則包括污染源直接排放的一次有機顆粒物(POC)和氣態(tài)有機物通過光化學反應等途徑形成的二次有機碳(SOC)[23,33].OC與EC的比值可以表征大氣中二次污染的程度[23,32].Chow等[34]認為,OC/EC超過2時,可認為存在SOC,該臨界值已被國內(nèi)外眾多研究者采用[23-24,33-34].本研究中OC/EC的值除春季PM10為1.93外,其余季節(jié)3種粒徑的OC/EC為2.13～5.58,表明天津近岸海域氣溶膠中存在著大量SOC.Castro等[35]用式(3)估算SOC:

估算結(jié)果表明,TSP,PM10和 PM2.5的中秋季SOC值最高,分別為24.57,31.70和14.83 μg/m3,占OC的比例分別為41.5%,60.5%和37.8%.主要原因是秋季采樣期間天氣晴好,氣溫適中,陽光充足,同時燃煤取暖增加了半揮發(fā)性有機物和有機氣體的排放,有助于 SOC顆粒物生成[36].春季風速大,促進了大氣的擴散,降低了大氣滯留時間,導致一些氣態(tài)前體物無法轉(zhuǎn)化為有機氣溶膠 ,從而降低了大氣中 SOC的含量[33].而冬季氣溫低,大氣光化學活性差,不利于污染物的二次轉(zhuǎn)化.同時SOC對OC的較高的貢獻表明天津近岸海域污染物明顯受到外界污染物輸送的影響,在輸送過程中發(fā)生復雜的反應導致更多的SOC形成.

3 結(jié)論

3.1 采樣期間天津近岸海域TSP,PM10和 PM2.5的質(zhì)量濃度分別為(294.98±3.95),(279.87±17.53),(205.50±38.13)μg/m3,三者接近或明顯超出國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準.3種粒徑顆粒物的質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化,秋季顆粒物濃度最高,冬季次之,夏季最低.

3.2 Mg、Al、Si、Ca、Fe、Zn、Pb 是 3 種粒徑顆粒物上含量較高的元素,平均占到總元素質(zhì)量的97%.TSP上含量最高的是Na+和Mg2+,平均占到TSP上水溶性離子總量的52.9%和15.9%.PM10和PM2.5上含量較高的離子是Cl-,分別占到PM10和 PM2.5水溶性離子總量的 35.8%和33.3%.OC濃度秋、冬兩季明顯高于春、夏,秋季OC分別占TSP,PM10和PM2.5的40.6%,52.5%和51.9%,冬季 OC 分別占 TSP,PM10和 PM2.5的30.3%,33.3%和31.2%.

3.3 TSP中 Al/Fe的值在春季和冬季分別為1.81和 1.49,表明春季該海域粗顆粒的主要來源為土壤塵,冬季化石燃料的燃燒則可能是其主要來源.Cu、Zn和Pb的EFc值較高,其中Pb在冬季PM10中富集達到最高為 741.3,主要受人為污染源影響.NO3-/SO42-為 0.28～0.85,平均值為 0.46,春夏季該比值較高于秋冬季,反映了天津近岸海域同時受燃煤與機動車污染的影響.而OC/EC的值除春季 PM10為 1.93外,其余季節(jié) 3種粒徑的OC/EC為2.13～5.58,表明天津近岸海域氣溶膠中存在著大量SOC.

[1] 楊紹晉,楊易男,陳冰如,等.西太平洋上空氣溶膠的來源及其化學特征的研究 [J]. 環(huán)境科學學報, 1993,13(2):135-142.

[2] 符基萌,曾憲英,溫玉璞,等.西太平洋氣溶膠微量元素的初步研究 [J]. 海洋學報, 1992,14(6):47-55.

[3] 陳立奇,王志紅,楊緒林,等.臺灣海峽西部海域大氣中金屬的特征1:金屬的濃度和粒度分布 [J]. 海洋學報, 1998,20(6):31-38.

[4] Chester R, Bradshaw G F, Corcoran P A. Trace metal chemistry of the North Sea particulate aerosol: concentrations, sources and sea water fates [J]. Atmospheric Environment, 1994,28(17):2873-2883.

[5] Eisenreich S J, Hornbuckle K C, Achman, D R. Air–water exchange of semivolatile organic chemicals in the Great Lakes[C]// Atmospheric deposition of contaminants to the great lakes and coastal waters. Pensacola: SETAC Press, 1997:109-136.

[6] 盛立芳,郭志剛,高會旺,等.渤海大氣氣溶膠元素組成及物源分析 [J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2005,21(1):16-21.

[7] 姬亞芹,朱 坦,馮銀廠,等.用富集因子法評價我國城市土壤風沙塵元素的污染 [J]. 南開大學學報, 2006,39(2):94-99.

[8] GB 3095-1996 中華人民共和國國家標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準[S].

[9] 戴樹桂,朱 坦,曾幼生,等.從元素組成看渤海、黃海海域大氣氣溶膠的特征與來源 [J]. 海洋環(huán)境科學, 1987,6(3):9-13.

[10] 徐建中,孫俊英,任賈文,等.中國第二次北極科學考察沿線氣溶膠成分分析 [J]. 冰川凍土, 2005,27(2):205-212.

[11] 徐建中,孫俊英,秦大河,等.中國第二次北極科學考察沿線氣溶膠可溶性離子分布特征和來源 [J]. 環(huán)境科學學報, 2007,27(9):1417-1424.

[12] 陳立奇,高鵬飛,張遠輝,等.廈門海域大氣氣溶膠特征 [J]. 海洋學報, 1993,15(2):24-32.

[13] 劉昌嶺,張 經(jīng),于志剛.黃海海域大氣氣溶膠特征及重金屬的大氣輸入量研究 [J]. 海洋環(huán)境科學, 1998,17(4):1-6.

[14] 李連科,栗 俊,高廣智,等.大連海域大氣氣溶膠特征分析 [J].海洋環(huán)境科學, 1997,16(3):46-52.

[15] 楊紹晉,楊易南,陳冰如,等.近中國海域大氣微量元素輸入量研究 [J]. 環(huán)境化學, 1994,13(5):382-388.

[16] 黃自強,暨衛(wèi)東,楊緒林,等.1998年南極中山站海洋氣溶膠的化學組成及其來源判別 [J]. 海洋學報, 2005,27(3):59-66.

[17] 黃自強,暨衛(wèi)東,楊緒林,等.南極中山站大氣氣溶膠的化學組成及其來源的判別 [J]. 臺灣海峽, 2003,22(3):334-346.

[18] 李天杰,曹俊忠,朱光華,等.太平洋西部、南大洋及東南極陸緣大氣氣溶膠來源及其物理化學特征 [J]. 極地研究, 1997,9(4):243-253.

[19] 李 犇,朱賴民,張菲菲,等.白令海峽及其附近海域氣溶膠中金屬元素含量特征 [J]. 環(huán)境科學研究, 2007,20(3):1-9.

[20] Millero F J, Sohn M L. Chemical Oceanography [M]. Boca Raton:CRC Press, 1992:531.

[21] Zhang Xingying, Zhuang Guoshun, Guo Jinghua, et al.Characterization of aerosol over the Northern South China Sea during two cruises in 2003 [J]. Atmospheric Environment, 2007,41:7821-7836.

[22] Wang Y, Zhang G S, Tang A H, et al. The ion chemistry and the sources of PM2.5aerosol in Beijing [J]. Atmospheric Environment,2002,6:1299-1307.

[23] 李偉芳,白志鵬,魏靜東,等.天津冬季大氣中PM2.5及其主要組分的污染特征 [J]. 中國環(huán)境科學, 2008,28(6):481-486.

[24] 牛彧文,何凌燕,胡 敏,等.深圳冬、夏季大氣細粒子及其二次組分的污染特征 [J]. 中國科學B輯,化學, 2006,36(2):173-180.

[25] Huang X F, Yu J Z, He L Y, et al. Size distribution Characteristics of elemental carbon emitted from Chinese vehicles: results of a tunnel study and atmospheric implications [J]. Environmental Science and Technology, 2006,40:5355-5360.

[26] 劉 毅,周明煜.中國近海大氣氣溶膠的時間和地理分布特征[J]. 海洋學報, 1999,21(1):32-40.

[27] 張遠輝,黃自強,陳立奇.海洋大氣氣溶膠的離子色譜分析 [J].臺灣海峽, 1994,13(2):144-150.

[28] 高潤祥,張文煜.渤海西岸氣溶膠光學厚度測量研究 [J]. 新疆氣象, 2004,27(6):19-21,25.

[29] Yao Xiaohong, Chan Chak K, Fang Ming, et al. The water-soluble ionic composition of PM2.5in Shanghai and Beijing, China [J].Atmospheric Environment, 2002,36:4223-4234.

[30] Kim B M, Teffera S, Zeldin M D. Characterization of PM2.5and PM10in the South Coast Air Basin of Southern California: Part 1-Spatial variations [J]. Journal Air and Waste Management Association, 2000,50:2034-2044.

[31] Yua Jian Zhen, Tung Joanne Wai Ting, Wu Alan Wai Man, et al.Abundance and seasonal characteristics of elemental and organic carbon in Hong Kong PM10[J]. Atmospheric Environment,2004,38:1511-1521.

[32] 段鳳魁,賀克斌,劉咸德,等.含碳氣溶膠研究進展:有機碳和元素碳 [J]. 環(huán)境工程學報, 2007,1(8):1-8.

[33] 羅運闊,陳尊裕,張軼男,等.中國南部四背景地區(qū)春季大氣碳質(zhì)氣溶膠特征與來源 [J]. 中國環(huán)境科學, 2010,30(11):1543-1549.

[34] Chow J C, Waston J G, Lu Z, et al. Descriptive analysis of PM2.5and PM10at regionally representative locations during SJVAQS PAUSPEX [J]. Atmospheric Environment, 1996,30: 2079-2112.

[35] Castro L M, Pio C A, Harrison R M, et al. Carbonaceous aerosol in urban and rural European atmospheres: estimation of secondary organic carbon concentrations [J]. Atmospheric Environment, 1999,33:2771-2781.

[36] Dan M, Zhuang G S, Li X X, et al. The characteristics of carbonaceous species and their sources in PM2.5in Beijing [J].Atmos. Environ., 2004,38:3443-3452.

Seasonal variation of inorganic composition in ambient particulate matter in Tianjin offshore area and its source analysis.

JI Hong-liang, ZHAO Hong, KONG Shao-fei, BAI Zhi-peng*, HAN Bin, (State Environmental Protection Key Laboratory of Urban Ambient Air Particulate Matter Pollution Prevention and Control, College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China). China Environmental Science, 2011,31(2)：177～185

Atmospheric particulate matter with different diameters (TSP, PM10and PM2.5) were collected during four cruises in Tianjin offshore area in 2006～2007 to analyze mass concentrations, main chemical components including elements, ions and carbon. The sources were analyzed using enrichment factors and ratios. The mass concentrations of TSP, PM10and PM2.5were (294.98±3.95), (279.87±17.53) and (205.50±38.13)μg/m3, respectively and they represented obviously seasonal variation, with the highest value in autumn, then coming winter and the lowest in summer. The total element concentrations were 48.75, 47.94 and 32.08μg/m3in TSP, PM10and PM2.5. The highest ion was Na+for TSP. The richest ion was Cl-for PM10and for PM2.5. The concentrations of OC for PM were all higher in autumn and winter than in spring and summer. The main source was soil for TSP in spring, but coal combustion translation particles influenced most for PM10and PM2.5in autumn and winter according to the Al/Fe value. Higher EFcvalues for Cu、Zn and Pb were found with the highest value 741.3 for Pb in PM10in winter. NO3-/SO42-ranged from 0.28to 0.85, with higher values in spring and summer than autumn and winter, which indicated that coal combustion and vehicle emission were both main sources.The variation range of OC/EC in 2.13～5.58indicated the existence of secondary organic carbon in this region.

Tianjin offshore area；atmospheric particulate matter；inorganic components；sources

X131.1

A

1000-6923(2011)02-0177-09

2010-06-21

國家海洋局“908”專項(908-TJ-09)

* 責任作者, 教授, zbai@nankai.edu.cn

姬洪亮(1985-),男,天津人,南開大學環(huán)境科學與工程學院碩士研究生,研究方向為大氣顆粒物來源解析.發(fā)表論文1篇.