蔣　斌,陳多宏,王伯光,張　濤,李　梅,甘　婷,周　炎,鐘流舉,畢新慧(.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所,廣東 廣州 506；.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 5008；.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所,廣東 廣州 50640)

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鶴山大氣超級(jí)站旱季單顆粒氣溶膠化學(xué)特征研究

蔣斌1,2,陳多宏2,王伯光1*,張濤2,李梅1,甘婷1,周炎2,鐘流舉2,畢新慧3(1.暨南大學(xué)大氣環(huán)
境安全與污染控制研究所,廣東 廣州 510632；2.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510308；3.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所,廣東 廣州 510640)

摘要：利用單顆粒氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜等儀器在鶴山大氣超級(jí)站開(kāi)展綜合觀測(cè),結(jié)合ART-2a自適應(yīng)共振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)算法,將2013年11 月4日～2013年12月30日期間監(jiān)測(cè)到的1637330個(gè)細(xì)顆粒分成9類(lèi): EC-Fresh顆粒、EC-Nitrate/Sulfate顆粒、K-EC顆粒、Ca-EC顆粒、ECOC顆粒、OC-Levoglucosan顆粒、OC-Nitrate/Sulfate顆粒、K-Nitrate/Sulfate顆粒和Metal-rich顆粒.結(jié)果表明:該大氣超級(jí)站所在地區(qū)旱季霾日有利于與水溶性二次無(wú)機(jī)組分混合的EC-Nitrate/Sulfate顆粒、K-Nitrate/Sulfate顆粒的累積;晴朗天更有利于二次有機(jī)組分在氣溶膠顆粒中生成,雨天受當(dāng)?shù)嘏欧旁吹挠绊戯@著,含有較高EC-Fresh和K-EC顆粒.相關(guān)性的研究發(fā)現(xiàn),EC-Nitrate/Sulfate顆粒與能見(jiàn)度有良好的相關(guān)性,它們對(duì)霾的形成有至關(guān)重要的作用.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)晤w粒氣溶膠；霾；單顆粒氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(SPAMS)

* 責(zé)任作者, 教授, tbongue@jnu.edu.cn

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng),氣溶膠細(xì)顆粒(空氣動(dòng)力學(xué)粒徑小于2.5μm的氣溶膠顆粒)已成為大多數(shù)城市的首要污染物[1],其對(duì)可見(jiàn)光的散射和吸收尤其是散射作用是引起大氣能見(jiàn)度降低,并最終形成霾的重要原因[2].

珠江三角地區(qū)是我國(guó)顆粒物污染較為嚴(yán)重的地區(qū)之一,顆粒物污染主要出現(xiàn)在旱季, 并呈現(xiàn)復(fù)合污染的特征[3-4].嚴(yán)重危害人體健康.在國(guó)內(nèi),針對(duì)霾日細(xì)顆粒的理化特征及光學(xué)性質(zhì)等已有較多的研究[5-7],但多基于傳統(tǒng)的整體分析方法,對(duì)研究細(xì)顆粒的混合狀態(tài)及單顆粒特征的能力有限.近幾年來(lái),隨著單顆粒氣溶膠快速監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展,氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜儀在國(guó)際上逐漸發(fā)展成為一種被廣泛采用的氣溶膠研究手段,在國(guó)內(nèi),Yang等[8]使用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀研究了上海霾日單顆粒特征.Wang等[9]對(duì)南京霾日氣溶膠單顆粒特征及混合狀態(tài)進(jìn)行了研究.珠三角地區(qū)針對(duì)氣溶膠單顆粒特征的研究也有相關(guān)報(bào)道, 如,Bi等[10]對(duì)廣州地區(qū)生物質(zhì)燃燒顆粒的化學(xué)組成和混合狀態(tài)進(jìn)行了分析, zhang等[11]對(duì)廣州市碳質(zhì)組分的混合狀態(tài)進(jìn)行了研究,何俊杰等[12]對(duì)鶴山雨季霧霾單顆粒的理化特征的初步研究發(fā)現(xiàn),霧霾期間顆粒老化是EC、ECOC、K-rich 三種類(lèi)型顆粒粒徑增長(zhǎng)的主要原因等.

然而,目前對(duì)珠三角地區(qū)旱季不同天氣下氣溶膠單顆粒特征的研究鮮有報(bào)道.研究表明,受氣象條件及污染源排放的季節(jié)、周期、日變化綜合影響,氣溶膠污染會(huì)呈現(xiàn)出鮮明的季節(jié)性特征[13], 如,北京夏季霾日NO3-的質(zhì)量中值粒徑呈雙模態(tài)分布,冬季霾日則主要分布于細(xì)粒子中,表現(xiàn)出與夏季不同的形成機(jī)制[14].珠三角地區(qū)地處亞熱帶,屬南亞熱帶典型的海洋季風(fēng)氣候,雨季和旱季季風(fēng)交替是珠三角地區(qū)最顯著的特征,受季風(fēng)的影響,雨季偏南風(fēng),熱帶海洋氣團(tuán)向北擴(kuò)張所形成高溫、高濕、多雨的氣候.旱季偏北風(fēng),極地大陸氣團(tuán)向南伸展而形成低溫、干燥、少雨的氣候[15],且旱季霾日大氣顆粒物的氣團(tuán)往往來(lái)源于珠三角經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū),復(fù)合型污染嚴(yán)重,對(duì)人體健康影響極大[16].因此本研究使用單顆粒氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(SPAMS)等儀器,研究了廣東省鶴山大氣超級(jí)監(jiān)測(cè)站旱季大氣氣溶膠在不同天氣條件下單顆粒的成分變化,為了解珠三角地區(qū)霾日氣溶膠單顆粒特征及其成因提供了重要科學(xué)依據(jù).

1　實(shí)驗(yàn)和方法

1.1采樣地點(diǎn)和采樣時(shí)間

采樣點(diǎn)設(shè)置在廣東省江門(mén)市鶴山桃源鎮(zhèn)廣東大氣超級(jí)監(jiān)測(cè)站(22.7°N, 112.9°E),詳細(xì)描述見(jiàn)何俊杰等[12]文章中的樣品采集部分.該站屬于我國(guó)首批建立的區(qū)域性大氣超級(jí)站,能夠作為珠三角西翼空氣質(zhì)量的代表性監(jiān)測(cè)點(diǎn)位.在2013年11月4日～2013年12月30日期間,使用SPAMS共采集顆粒17083305個(gè),其中同時(shí)含有粒徑及正負(fù)離子信息的顆粒數(shù)為1637330個(gè).采樣期間還同時(shí)監(jiān)測(cè)了PM2.5、能見(jiàn)度和氣象參數(shù)等指標(biāo).

1.2SPAMS工作原理及數(shù)據(jù)分析

Li等[17]已對(duì)SPAMS的工作原理、基本性能、質(zhì)量控制以及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,簡(jiǎn)而言之,該儀器采用空氣動(dòng)力學(xué)透鏡聚焦進(jìn)樣,通過(guò)雙激光測(cè)徑系統(tǒng)以及雙極飛行時(shí)間質(zhì)量分析器對(duì)0.2～2.0μm范圍內(nèi)的顆粒粒徑及化學(xué)組分進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)分析.SPAMS采集的數(shù)據(jù)運(yùn)行在Matlab平臺(tái)上,結(jié)合單顆粒質(zhì)譜數(shù)據(jù)軟件包YAADA (Version2.1版本, http://www.yaa da.org)和自適應(yīng)共振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)法(ART-2a),并根據(jù)顆粒質(zhì)譜中離子峰的種類(lèi)及強(qiáng)度的相似性對(duì)顆粒物分類(lèi)分析.本研究中ART-2a算法使用的參數(shù)如下:警戒因子為0.70,學(xué)習(xí)率為0.05,迭代次數(shù)為20.

2　結(jié)果與討論

2.1天氣過(guò)程的劃分

參照中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[18],根據(jù)能見(jiàn)度和相對(duì)濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,將采樣期間劃分為霾日和非霾日,為了更好的掌握旱季霾日的特征,從非霾日中挑選出雨天和晴朗天,時(shí)間劃分如下:霾日1 (11月6日12:00～9日12:00)、霾日2 (12月07日12:00～11日12:00)、霾日3(12月27日00:00～29日00:00)、雨天1 (11 月10日00:00～13日12:00)和雨天2 (12月13 日12:00～17日12:00)、晴朗天(11月28日18:00～2日12:00),其中,霾日1、霾日2、霾日3、雨天1和雨天2均為采樣期間霾日或雨天出現(xiàn)的次數(shù),旨在探討霾日等的共同特征.考慮到11 月20日～ 21日期間有小量降雨,可能會(huì)影響對(duì)霾日特征的診斷,故未劃分為霾日.如圖1所示:霾日的能見(jiàn)度均在10km以下,平均相對(duì)濕度小于80%;晴朗天的平均能見(jiàn)度大于19km,能見(jiàn)度良好;雨天相對(duì)濕度持續(xù)在90%左右,細(xì)顆粒物濃度顯著降低,具有良好的天氣代表性.

圖1　氣象參數(shù)及SPAMS采集顆粒的時(shí)間序列圖Fig.1　Time series of meteorological data and particles detected by SPAMS

2.2細(xì)顆粒物數(shù)濃度分析

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,PM2.5的質(zhì)量濃度與SPAMS捕獲的顆粒物數(shù)濃度之間有較好的相關(guān)性(r為0.79),說(shuō)明SPAMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的顆粒物數(shù)濃度能夠較好地反映環(huán)境中氣溶膠顆粒的實(shí)時(shí)變化情況.由圖1c可知,霾日條件下PM2.5質(zhì)量濃度和SPAMS捕獲的細(xì)顆粒數(shù)濃度顯著上升,表明霾日有利于顆粒物的累積[19].

2.3各類(lèi)細(xì)顆粒質(zhì)譜特征簡(jiǎn)介

根據(jù)ART-2a的分類(lèi)結(jié)果及各類(lèi)顆粒的化學(xué)成分特征,將這些顆粒類(lèi)型合并成9類(lèi): ECFresh顆粒、EC-Nitrate/Sulfate顆粒、K-EC顆粒、Ca-EC顆粒、ECOC顆粒、OC- Levoglucosan顆粒、OC-Nitrate/Sulfate顆粒、K-Nitrate/Sulfate顆粒和Metal-rich顆粒,共占顆粒總數(shù)的90%以上.各顆粒特征如圖2所示:

EC-Fresh顆粒盡管不是純的元素碳顆粒,但其正負(fù)譜圖主要由元素碳峰組成,并伴隨相對(duì)微弱的23Na+,39K+及硝酸鹽、硫酸鹽離子信號(hào)峰(、、),有研究表明此類(lèi)顆粒主要是由燃燒排放的較為新鮮的元素碳顆粒,如生物質(zhì)燃燒和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放等[11].

EC-Nitrate/Sulfate顆粒與EC-Fresh顆粒不同之處在于正譜圖元素碳峰中伴隨較強(qiáng)的離子信號(hào)峰,負(fù)譜圖含有極強(qiáng)的硝酸鹽、硫酸鹽離子信號(hào)峰,表明,該類(lèi)顆粒物可能在大氣中經(jīng)歷了明顯的老化[12].

K-EC顆粒的質(zhì)譜特征為:正譜圖有非常強(qiáng)的39K+離子信號(hào)峰,并伴隨元素碳和23Na+信號(hào)峰,負(fù)譜圖中含有一系列較強(qiáng)的碳簇離子信號(hào)峰,及較弱的硝酸鹽、硫酸鹽離子信號(hào)峰,這與Taiwo等[20]的譜圖特征相似,且已有的研究普遍認(rèn)為鉀可作為生物質(zhì)燃燒的示蹤[21-22],推測(cè),此類(lèi)顆?？赡芡瑯觼?lái)源于附近居民餐飲燃燒或其他生物質(zhì)燃燒源[20].

圖2　采樣期間9類(lèi)細(xì)顆粒的平均質(zhì)譜(K-EC, Ca-EC, EC-Nitrate/Sulfate, OC-Nitrate/Sulfate, EC-fresh, ECOC, K-Nitrate/Sulfate, OC-Levoglucosan and Metal-rich)Fig.2　Averaged positive and negative mass spectra for the 9single-particle classes (K-EC, Ca-EC, EC-Nitrate/Sulfate, OC-Nitrate/Sulfate, EC-fresh, ECOC, K-Nitrate/Sulfate, OC-Levoglucosan and Metal-rich) observed during the whole sampling period

圖3　OC-Nitrate/Sulfate顆粒和OC-Levoglucosan顆粒質(zhì)譜差分圖(a);晴朗天和霾日細(xì)顆粒質(zhì)譜差分圖(b)Fig.3　Spectral differences with OC-Nitrate/Sulfate particles to OC-Levoglucosan particles (a); Spectral differences of fine particles with the sunny days to the hazy days (b)

K-Nitrate/Sulfate顆粒的質(zhì)譜特征為:正譜圖中有非常強(qiáng)的K+(m/z 39)信號(hào)峰,除微弱的23Na+外幾乎沒(méi)有其他信號(hào)峰,負(fù)譜圖中有極強(qiáng)硝酸鹽、硫酸鹽信號(hào)峰,Bi等[10]在生物質(zhì)燃燒顆粒中檢測(cè)到類(lèi)似的顆粒,推測(cè),此類(lèi)顆?？赡軄?lái)自生物質(zhì)燃燒過(guò)程產(chǎn)生,并在環(huán)境中歷經(jīng)了老化過(guò)程.

Ca-EC 顆粒的質(zhì)譜特征為:其整體特征與K-EC顆粒相似,不同的是正譜圖中含有較豐富的Ca+信號(hào)峰,在環(huán)境顆粒物來(lái)源解析中也常常以含鈣的EC顆粒作為柴油車(chē)尾氣排放的標(biāo)志之一[23].

ECOC顆粒的質(zhì)譜特征為:有較強(qiáng)的碳簇離子峰,相對(duì)較弱的有機(jī)碳離子峰(如、、37C3H+、43C2H3O+/C2H5N+、、),并伴隨硝酸鹽、硫酸鹽信號(hào)峰.ECOC顆粒的來(lái)源較為復(fù)雜.既可以由EC顆粒在大氣中老化形成,也可以由燃燒過(guò)程直接產(chǎn)生[24].

OC顆粒在本研究中由兩部分組成,分別為OC-Levoglucosan顆粒和OC-Nitrate/Sulfate顆粒,與ECOC顆粒不同,這兩種顆粒的質(zhì)譜特征都以有機(jī)碳峰為主,負(fù)譜圖含有較強(qiáng)的硝酸鹽、硫酸鹽信號(hào)峰,由圖3(a)質(zhì)譜差分圖可看出兩者的不同之處在于OC-Levoglucosan顆粒的正譜圖中含有更高的和的信號(hào)峰,表明此類(lèi)顆粒中可能存在芳香簇化合物[25-26],負(fù)譜圖含有更強(qiáng)的碳簇離子峰及左旋葡聚糖的碎片離子峰(如—45CHO2, —, —及—等),在已有的研究中左旋葡聚糖的碎片離子峰被認(rèn)為是較K+離子峰更特有的生物質(zhì)燃燒顆粒示蹤離子峰[27-28],因而推測(cè)此類(lèi)有機(jī)碳顆?？赡軄?lái)自生物質(zhì)燃燒源.而OC-Nitrate/Sulfate顆粒的正譜圖含有更高的離子峰,負(fù)譜圖含更豐富的硝酸鹽、硫酸鹽離子峰,推測(cè),OC-Nitrate/Sulfate顆粒可能是由二次組分在OC-Levoglucosan顆粒表面上凝結(jié)形成[29].

Metal-rich顆粒正譜圖主要由一系列金屬元素組成,如27Al+,51V+,54/56Fe+,63/65Cu+,206/ 207/208Pb+等,負(fù)譜圖含較強(qiáng)的-、-62NO3及微弱的-97和-,此外還含有Cl-(m/z -35, -37),推測(cè),此類(lèi)顆粒可能主要來(lái)自工業(yè)源或燃煤等燃燒排放[30].

2.4ECOC顆粒來(lái)源簡(jiǎn)析

ECOC顆粒的來(lái)源較為復(fù)雜,在不同的過(guò)程中可能存在不同的主要貢獻(xiàn)源,而珠三角地區(qū)對(duì)ECOC顆粒潛在來(lái)源的研究就為罕見(jiàn),本文通過(guò)分析ECOC顆粒與不同源貢獻(xiàn)顆粒的相關(guān)性簡(jiǎn)析ECOC在不同過(guò)程中的主要貢獻(xiàn)源.由表1可知,在霾日2和霾日3期間ECOC顆粒與EC-Nitrate/Sulfate顆粒數(shù)濃度相關(guān)性系數(shù)(R2)分別為0.80和0.64,與OC-Nitrate/ Sulfate顆粒相關(guān)性系數(shù)(R2)分別為0.60和0.61,表明此期間ECOC顆粒與EC-Nitrate/Sulfate顆粒等有相似的形成過(guò)程,即主要由EC顆粒老化形成;兩次下雨天ECOC顆粒與K-EC顆粒數(shù)濃度相關(guān)性系數(shù)(R2)分別為0.58,0.94,和EC-Fresh顆粒有非常好的相關(guān)性(R2均大于0.8),可能主要受生物質(zhì)燃燒的影響,晴朗天則與Ca-EC顆粒有很好的相關(guān)性(R2等于0.83),可能主要受機(jī)動(dòng)車(chē)排放的影響.同時(shí)說(shuō)明鶴山旱季ECOC顆粒在不同天氣條件下有不同的貢獻(xiàn)源,因而不能單一的將ECOC顆粒視為一次排放或二次形成.

表1　不同天氣下含碳顆粒與ECOC顆粒小時(shí)數(shù)濃度相關(guān)性系數(shù)Table 1　Correlation analysis between main carbon containing particles and ECOC particles under different weather

2.5不同天氣細(xì)顆粒主要成分的變化

圖4　不同天氣下細(xì)顆粒物主要化學(xué)成分變化特征Fig.4　Main chemical compositions and characteristics of detected fine particles under different weather conditions

由圖4可知,每種類(lèi)型的顆粒在不同天氣都有存在,但各有不同的特征.

(1) 霾日細(xì)顆粒主要特征:

主要由燃燒直接排放的組分如EC-fresh顆粒等所占比例相對(duì)較低,而與水溶性二次無(wú)機(jī)組分混合的顆粒所占比例顯著高于其他天氣,如霾日2和霾日3過(guò)程中EC-Nitrate/Sulfate顆粒和K-Nitrate/ Sulfate顆粒所占比例和分別為43%和38%,而兩次霾日條件下EC-fresh顆粒均僅占15%左右,說(shuō)明霾日有利于與水溶性二次組分混合的顆粒的累積.此外,由圖3(b)中的質(zhì)譜差分圖可知霾日與晴朗天相比含有更多的硫酸鹽和硝酸鹽等水溶性二次無(wú)機(jī)組分,進(jìn)一步說(shuō)明霾日更有利于水溶性二次無(wú)機(jī)組分在細(xì)顆粒中生成.

與后兩次霾日相比霾日1有較大的差異,表現(xiàn)為具有相對(duì)較高比例的EC-Fresh顆粒(22%) 和K-EC顆粒(18%),且在此天氣下EC-Fresh顆粒、K-EC顆粒及OC-Levoglucosan顆粒數(shù)濃度都有急劇增長(zhǎng)(圖5);同時(shí),這3種顆粒所占的比例之和為47%遠(yuǎn)高于富含水溶性二次無(wú)機(jī)組分的顆粒(EC-Nitrate/Sulfate顆粒和K-Nitrate/ Sulfate顆粒)之和(18%).本次霾過(guò)程發(fā)生在十一月初,正值晚稻收割末期,因而推測(cè),氣象不利于擴(kuò)散天氣條件下(本次霾日期間的平均風(fēng)速小于1m/s)水稻秸稈的集中焚燒是此次霾形成的主要原因.

(2) 雨天細(xì)顆粒特征:

兩次下雨天氣均表現(xiàn)出相似的特征,即為EC-Fresh顆粒占有較高的比例(33.2%和31.4%),且明顯高于其他天氣所占的比例,同時(shí),K-EC顆粒和OC-Levoglucosan顆粒占有較高比例,兩次下雨天氣三類(lèi)顆粒占比總和分別為61.7%和55.4%,而EC-Nitrate/Sulfate顆粒和K-Nitrate/ Sulfate顆粒和分別為5.4%和12.7%,表明該地區(qū)下雨天主要受本地一次排放源影響.

(3) 晴朗天細(xì)顆粒特征:

具有相對(duì)較高比例的OC-Nitrate/Sulfate顆粒和K-Nitrate/Sulfate顆粒,尤其OC-Nitrate /Sulfate顆粒占比明顯高于其他天氣,由圖3(b)中的質(zhì)譜差分圖可知,晴朗天較霾日含有更多的有機(jī)組分如,C2H3O+等,有研究顯示C2H3O+是光化學(xué)反應(yīng)生成的二次有機(jī)碳的特征峰之一[31],表明晴朗天氣更有利于二次有機(jī)組分在顆粒相中的生成.

圖5　霾日1條件下EC-Fresh顆粒、K-EC顆粒和OC-Levoglucosan顆粒的時(shí)間序列Fig.5　Temporal profile of number concentration for OC-Levoglucosan, K-EC and EC-Fresh particles under the hazy day 1

圖6　各類(lèi)細(xì)顆粒數(shù)濃度與能見(jiàn)度的相關(guān)性Fig.6　Correlations between particle number of each class and visibility with 1hour resolution

研究還發(fā)現(xiàn),能見(jiàn)度的下降與氣溶膠單顆粒的成分息息相關(guān),如圖6a、6b所示,碳質(zhì)組分(EC-fresh, EC-Nitrate/Sulfate, OC, K-Nitrate/ Sulfate顆粒)和非碳質(zhì)組分(Metal-rich, DUST顆粒)與能見(jiàn)度呈對(duì)數(shù)關(guān)系,相關(guān)性系數(shù)(R2)分別為0.66, P＜0.0001和0.39, P＜0.0001,表明碳質(zhì)組分對(duì)能見(jiàn)度的下降具有更重要的貢獻(xiàn);碳質(zhì)組分顆粒中EC-Nitrate/Sulfate顆粒與能見(jiàn)度的相關(guān)性系數(shù)(R2)為0.71, P＜0.0001(圖6e),明顯高于EC-fresh顆粒的0.42, P＜0.0001(圖6f),表明ECNitrate/Sulfate顆粒對(duì)能見(jiàn)度的下降扮演更為重要角色,推測(cè),水溶性二次無(wú)機(jī)組分如硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等與EC顆粒的混合后可能會(huì)提升EC顆粒的光吸收能力[32],同時(shí)霾期間EC-fresh顆粒占比降低而EC-Nitrate/Sulfate顆粒占比顯著增加,表明EC-Nitrate/Sulfate顆粒對(duì)大氣超級(jí)站地區(qū)旱季霾的形成起了至關(guān)重要的作用.

對(duì)比鶴山地區(qū)雨季氣溶膠單顆粒特征發(fā)現(xiàn),經(jīng)光化學(xué)老化形成的氣溶膠顆粒對(duì)旱季霾的形成具有重要的貢獻(xiàn),以霾日2為例,水溶性二次無(wú)機(jī)組分與EC顆?；旌系腅C-Nitrate/Sulfate顆粒是此次霾的形成的最為主要的因素;與雨季晴朗天較霾日含有更多海鹽成分不同,旱季晴朗天則含有更多的有機(jī)組分,這可能是受不同氣團(tuán)的影響,該地區(qū)雨季主要受來(lái)自海洋氣團(tuán)的影響而旱季則主要受來(lái)自內(nèi)陸地區(qū)氣團(tuán)的影響[9];此外,旱季ECOC顆粒來(lái)源更為復(fù)雜,不同天氣有不同的主要貢獻(xiàn)源,因而不能簡(jiǎn)單認(rèn)為是老化形成或一次排放.二次組分與顆粒物的混合狀態(tài)及二次水溶性組分與顆粒物混合后的光學(xué)性質(zhì)在日后的研究中進(jìn)一步得到探索.

3　結(jié)論

3.1廣東省鶴山大氣超級(jí)站地區(qū)不同天氣下氣溶膠單顆粒具有不同的特征,旱季霾日以EC-Nitrate/Sulfate顆粒和K-Nitrate/ Sulfate顆粒為主,晴朗天含較高的OC-Nitrate/ Sulfate顆粒,雨天則以EC-fresh顆粒和K-EC顆粒為主.

3.2霾日細(xì)顆粒含有更多的水溶性二次無(wú)機(jī)組分,晴朗天細(xì)顆粒含有更多的有機(jī)組分表明,霾日更有利于水溶性二次無(wú)機(jī)組分在氣溶膠顆粒中的形成,而晴朗天更有利于二次有機(jī)組分的形成.

3.3不同天氣氣溶膠單顆粒特征及各類(lèi)顆粒與能見(jiàn)度的相關(guān)性分析表明,與水溶性二次無(wú)機(jī)組分混合的EC-Nitrate/Sulfate顆粒對(duì)能見(jiàn)度的下降以及霾的形成有至關(guān)重要的作用.

參考文獻(xiàn)：

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Single-particle chemical characterization of aerosols at the Heshan atmospheric supersite during the dry season.

JIANG Bin1,2, CHEN Duo-hong2, WANG Bo-guang1*, ZHANG Tao2, LI Mei1, GAN Ting1, ZHOU Yan2, ZHONG Liu-ju2, BI Xin-hui3(1.Institute of Technology on Atmospheric Environmental Safety and Pollution Control, Jinan University, Guangzhou 510632, China；2.State Environmental Protection Key Laboratory of Regional Air Quality Monitoring, Guangdong Environmental Monitoring Center, Guangzhou 510308, China；3.Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy ofSciences, Guangzhou 510640, China). China Environmental Science, 2016,36(3)：670～678

Abstract：Single-particle chemical characteristics of atmospheric aerosols were studied by a single-particle aerosol mass spectrometry (SPAMS) at the Heshan atmospheric supersite of Guangdong in the dry season (November 4 to December 30) in 2013. Over 1.6 × 106fine particles were characterized by the SPAMS with the ART-2a neural network algorithms. All the particles were classified into 9 main categories: elemental carbon (EC)-Fresh, EC-Nitrate/Sulfate, K-EC, Ca-EC, internally mixed elemental-organic carbon (ECOC), organic carbon (OC)-Levoglucosan, OC-Nitrate/Sulfate, K-Nitrate/Sulfate and Metal-rich particles. Results showed that those particles rich in secondary water soluble ions, like EC-Nitrate/Sulfate, K-Nitrate/Sulfate particles, were enhanced in hazy days at Heshan supersite during the measurement campaign. Furthermore, secondary organic components more favored partitioning to particle phase in sunny days. In rainy days, however, there were more EC-fresh particles and K-EC particles which likely were influenced by local emissions. Finally, EC-Nitrate/Sulfate particles may have a vital role on the formation of haze as they had a good correlation with visibility.

Key words：single particle aerosols；haze；single particle aerosol mass spectrometry (SPAMS)

作者簡(jiǎn)介：蔣斌(1990-),男,湖南永州人,暨南大學(xué)環(huán)境學(xué)院碩士研究生,主要從事單顆粒氣溶膠理化特征研究.

基金項(xiàng)目：科技部科技支撐項(xiàng)目(2014BAC21B03);國(guó)家自然科學(xué)基金(41373116)

收稿日期：2015-08-30

中圖分類(lèi)號(hào)：X513

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6923(2016)03-0670-09