| 标题 | 西安大气细颗粒（PM1）化学组成及其对能见度的影响 |
| 范文 | 王浥尘 曹军骥 张宁宁 肖舜 王启元 陈阳 摘要：在2012年秋季选取天气状况相对稳定的12 d，运用细颗粒化学组分在线观测仪（ACSM），观测西安大气颗粒物变化；利用正矩阵因子分析法（PMF）对大气细颗粒物中的有机物进行源解析，探讨其对能见度的影响；最后，结合IMPROVE公式中吸湿增长因子和多元线性回归统计方法重建散光系数。结果表明：在观测时段，PM1（不包括黑碳和矿尘等难熔组分）和PM2.5质量浓度时间序列的相关性较好（判定系数为0.67），PM1约占PM2.5质量浓度的60%，有机物约占PM1质量浓度的58%，其他组分（包括SO2-4，NO-3，NH+4 和Cl-）约占42%；高相对湿度（大于85%）伴随着一次组分质量分数的增加，雨水对一次组分的湿沉降作用也更加明显；利用正矩阵因子分析法对有机物进行源解析，分解出烃类有机气溶胶（HOA）和氧化性有机气溶胶（OOA）两种组分；OOA约占有机物质量浓度的54%，HOA约占46%，并且在下午时段，HOA发生挥发，经过光化学反应快速转化为OOA；硝酸盐对光的散射贡献最大。 关键词：大气细颗粒；PM1；PM2.5；能见度；有机气溶胶；散光系数；西安 中图分类号：X131.1；P427.2文献标志码：A 0引言 大气污染监测是污染控制必不可少的一环。传统膜采样方法所利用的采样器为配有相应粒径切割头的便携式低流量采样器[12]。这种方法无法以高时间分辨率得到细颗粒组分的质量浓度，阻碍了对事件（如大气重污染事件、降水事件）的研究。近年来，气溶胶质谱仪（AMS）在全世界范围内逐渐得到应用[37]。它可以检测大气细颗粒（PM1）中非难熔性化学组成的质量浓度和粒径分布。相比气溶胶质谱仪，细颗粒化学组分在线观测仪（ACSM）具有相似的构造和原理[89]，但ACSM仪器无法观测颗粒物的粒径分布，这也使其构造简单，便于携带，可长时间连续观测。 风速和风向会影响污染物迁移和散布。为了研究当地源对颗粒物组成和能见度的影响，Cao等对西安能见度和细颗粒化学组成之间的关系进行了研究[10]，但都是基于传统膜采样方法。笔者在高时间分辨率的情况下对西安大气颗粒物化学组分及其对能见度的影响进行了研究，利用正矩阵因子分析法（PMF）对有机物进行源解析，认识西安大气颗粒物变化、来源及其对能见度的影响，为西安治污减霾工作提供科学依据。 1试验与方法 西安北临渭河、南依秦岭，秦岭山地与渭河平原界线分明，构成西安的地貌主体。西安是中国西北最大的城市，人口超过800万。在工业结构中，能源重化工所占比例极高，煤炭占全部能源消费总量的70%以上。 本观测点位于西安高新区中国科学院地球环境研究所综合大楼二楼楼顶，是一个住宅和商务混合区。观测时间为2012年9月1日至9月6日以及9月26日至10月1日（共12 d），天气状况相对稳定，日平均风速为0.27 m·s-1。Aerodyne公司的ACSM仪器可以长期实时观测颗粒物非难熔性化学组分的质量浓度（有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和Cl-）。ACSM仪器和AMS仪器的基本原理类似。相比AMS仪器，ACSM仪器的时间分辨率和灵敏度都比较低，但无法测量颗粒物化学组分的粒径分布，这使其构造相对简单，便于携带，可以进行长时间连续观测。本研究中，ACSM仪器所测得颗粒物化学组分的时间分辨率约为15 min。 ACSM仪器的基本原理为（图1）：颗粒物在3 L·min-1采样泵作用下通过URG公司的PM2.5切割头进入仪器腔体，经过空气动力学透镜的颗粒物聚焦成粒子束（粒径范围为40～1 000 nm）并撞击在600 ℃的汽化器上，非难熔性组分（有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和氯离子）在汽化器上挥发。为了得到仪器的背景值（如N2、O2等信号值），ACSM仪器在实际大气和无颗粒气体之间转换，两者质谱信号差值可去除仪器背景值的影响，得到颗粒物的真实质谱图。不同组分对应不同的质荷比，根据质荷比的信号强弱可计算不同组分的质量浓度。本研究中设置扫描频率为500 ms·amu-1，质荷比扫描范围为10～150，时间分辨率约为15 min。 摘要：在2012年秋季选取天气状况相对稳定的12 d，运用细颗粒化学组分在线观测仪（ACSM），观测西安大气颗粒物变化；利用正矩阵因子分析法（PMF）对大气细颗粒物中的有机物进行源解析，探讨其对能见度的影响；最后，结合IMPROVE公式中吸湿增长因子和多元线性回归统计方法重建散光系数。结果表明：在观测时段，PM1（不包括黑碳和矿尘等难熔组分）和PM2.5质量浓度时间序列的相关性较好（判定系数为0.67），PM1约占PM2.5质量浓度的60%，有机物约占PM1质量浓度的58%，其他组分（包括SO2-4，NO-3，NH+4 和Cl-）约占42%；高相对湿度（大于85%）伴随着一次组分质量分数的增加，雨水对一次组分的湿沉降作用也更加明显；利用正矩阵因子分析法对有机物进行源解析，分解出烃类有机气溶胶（HOA）和氧化性有机气溶胶（OOA）两种组分；OOA约占有机物质量浓度的54%，HOA约占46%，并且在下午时段，HOA发生挥发，经过光化学反应快速转化为OOA；硝酸盐对光的散射贡献最大。 关键词：大气细颗粒；PM1；PM2.5；能见度；有机气溶胶；散光系数；西安 中图分类号：X131.1；P427.2文献标志码：A 0引言 大气污染监测是污染控制必不可少的一环。传统膜采样方法所利用的采样器为配有相应粒径切割头的便携式低流量采样器[12]。这种方法无法以高时间分辨率得到细颗粒组分的质量浓度，阻碍了对事件（如大气重污染事件、降水事件）的研究。近年来，气溶胶质谱仪（AMS）在全世界范围内逐渐得到应用[37]。它可以检测大气细颗粒（PM1）中非难熔性化学组成的质量浓度和粒径分布。相比气溶胶质谱仪，细颗粒化学组分在线观测仪（ACSM）具有相似的构造和原理[89]，但ACSM仪器无法观测颗粒物的粒径分布，这也使其构造简单，便于携带，可长时间连续观测。 风速和风向会影响污染物迁移和散布。为了研究当地源对颗粒物组成和能见度的影响，Cao等对西安能见度和细颗粒化学组成之间的关系进行了研究[10]，但都是基于传统膜采样方法。笔者在高时间分辨率的情况下对西安大气颗粒物化学组分及其对能见度的影响进行了研究，利用正矩阵因子分析法（PMF）对有机物进行源解析，认识西安大气颗粒物变化、来源及其对能见度的影响，为西安治污减霾工作提供科学依据。 1试验与方法 西安北临渭河、南依秦岭，秦岭山地与渭河平原界线分明，构成西安的地貌主体。西安是中国西北最大的城市，人口超过800万。在工业结构中，能源重化工所占比例极高，煤炭占全部能源消费总量的70%以上。 本观测点位于西安高新区中国科学院地球环境研究所综合大楼二楼楼顶，是一个住宅和商务混合区。观测时间为2012年9月1日至9月6日以及9月26日至10月1日（共12 d），天气状况相对稳定，日平均风速为0.27 m·s-1。Aerodyne公司的ACSM仪器可以长期实时观测颗粒物非难熔性化学组分的质量浓度（有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和Cl-）。ACSM仪器和AMS仪器的基本原理类似。相比AMS仪器，ACSM仪器的时间分辨率和灵敏度都比较低，但无法测量颗粒物化学组分的粒径分布，这使其构造相对简单，便于携带，可以进行长时间连续观测。本研究中，ACSM仪器所测得颗粒物化学组分的时间分辨率约为15 min。 ACSM仪器的基本原理为（图1）：颗粒物在3 L·min-1采样泵作用下通过URG公司的PM2.5切割头进入仪器腔体，经过空气动力学透镜的颗粒物聚焦成粒子束（粒径范围为40～1 000 nm）并撞击在600 ℃的汽化器上，非难熔性组分（有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和氯离子）在汽化器上挥发。为了得到仪器的背景值（如N2、O2等信号值），ACSM仪器在实际大气和无颗粒气体之间转换，两者质谱信号差值可去除仪器背景值的影响，得到颗粒物的真实质谱图。不同组分对应不同的质荷比，根据质荷比的信号强弱可计算不同组分的质量浓度。本研究中设置扫描频率为500 ms·amu-1，质荷比扫描范围为10～150，时间分辨率约为15 min。 摘要：在2012年秋季选取天气状况相对稳定的12 d，运用细颗粒化学组分在线观测仪（ACSM），观测西安大气颗粒物变化；利用正矩阵因子分析法（PMF）对大气细颗粒物中的有机物进行源解析，探讨其对能见度的影响；最后，结合IMPROVE公式中吸湿增长因子和多元线性回归统计方法重建散光系数。结果表明：在观测时段，PM1（不包括黑碳和矿尘等难熔组分）和PM2.5质量浓度时间序列的相关性较好（判定系数为0.67），PM1约占PM2.5质量浓度的60%，有机物约占PM1质量浓度的58%，其他组分（包括SO2-4，NO-3，NH+4 和Cl-）约占42%；高相对湿度（大于85%）伴随着一次组分质量分数的增加，雨水对一次组分的湿沉降作用也更加明显；利用正矩阵因子分析法对有机物进行源解析，分解出烃类有机气溶胶（HOA）和氧化性有机气溶胶（OOA）两种组分；OOA约占有机物质量浓度的54%，HOA约占46%，并且在下午时段，HOA发生挥发，经过光化学反应快速转化为OOA；硝酸盐对光的散射贡献最大。 关键词：大气细颗粒；PM1；PM2.5；能见度；有机气溶胶；散光系数；西安 中图分类号：X131.1；P427.2文献标志码：A 0引言 大气污染监测是污染控制必不可少的一环。传统膜采样方法所利用的采样器为配有相应粒径切割头的便携式低流量采样器[12]。这种方法无法以高时间分辨率得到细颗粒组分的质量浓度，阻碍了对事件（如大气重污染事件、降水事件）的研究。近年来，气溶胶质谱仪（AMS）在全世界范围内逐渐得到应用[37]。它可以检测大气细颗粒（PM1）中非难熔性化学组成的质量浓度和粒径分布。相比气溶胶质谱仪，细颗粒化学组分在线观测仪（ACSM）具有相似的构造和原理[89]，但ACSM仪器无法观测颗粒物的粒径分布，这也使其构造简单，便于携带，可长时间连续观测。 风速和风向会影响污染物迁移和散布。为了研究当地源对颗粒物组成和能见度的影响，Cao等对西安能见度和细颗粒化学组成之间的关系进行了研究[10]，但都是基于传统膜采样方法。笔者在高时间分辨率的情况下对西安大气颗粒物化学组分及其对能见度的影响进行了研究，利用正矩阵因子分析法（PMF）对有机物进行源解析，认识西安大气颗粒物变化、来源及其对能见度的影响，为西安治污减霾工作提供科学依据。 1试验与方法 西安北临渭河、南依秦岭，秦岭山地与渭河平原界线分明，构成西安的地貌主体。西安是中国西北最大的城市，人口超过800万。在工业结构中，能源重化工所占比例极高，煤炭占全部能源消费总量的70%以上。 本观测点位于西安高新区中国科学院地球环境研究所综合大楼二楼楼顶，是一个住宅和商务混合区。观测时间为2012年9月1日至9月6日以及9月26日至10月1日（共12 d），天气状况相对稳定，日平均风速为0.27 m·s-1。Aerodyne公司的ACSM仪器可以长期实时观测颗粒物非难熔性化学组分的质量浓度（有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和Cl-）。ACSM仪器和AMS仪器的基本原理类似。相比AMS仪器，ACSM仪器的时间分辨率和灵敏度都比较低，但无法测量颗粒物化学组分的粒径分布，这使其构造相对简单，便于携带，可以进行长时间连续观测。本研究中，ACSM仪器所测得颗粒物化学组分的时间分辨率约为15 min。 ACSM仪器的基本原理为（图1）：颗粒物在3 L·min-1采样泵作用下通过URG公司的PM2.5切割头进入仪器腔体，经过空气动力学透镜的颗粒物聚焦成粒子束（粒径范围为40～1 000 nm）并撞击在600 ℃的汽化器上，非难熔性组分（有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和氯离子）在汽化器上挥发。为了得到仪器的背景值（如N2、O2等信号值），ACSM仪器在实际大气和无颗粒气体之间转换，两者质谱信号差值可去除仪器背景值的影响，得到颗粒物的真实质谱图。不同组分对应不同的质荷比，根据质荷比的信号强弱可计算不同组分的质量浓度。本研究中设置扫描频率为500 ms·amu-1，质荷比扫描范围为10～150，时间分辨率约为15 min。 |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。