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2009年冬季在南京北郊进行24 h采样,运用离子色谱法研究大气PM10中水溶性阴离子的分布特征。结果表明:PM10中阴离子的平均总质量浓度在白天和夜间分别为658.21、622.84μg/m3; PM2.1则分别为337.86、319.97 μg/m3,阴离子主要存在于细粒子中;主要水溶性阴离子均为SO2-4,且海盐对南京北郊大气PM10和PM2.1中的SO2-4质量浓度影响很小。SO2-4、Cl-和F-粒径谱分布相似,均呈双模态;NO3-和NO2-主要呈现单模态。SO2-4与NO3-、F-与NO3-、
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第 3 6 卷 第 4 期
2 0 1 3 年 8 月
大气科学学报
Transact ons of At mo spher c Sc ences
Vol. 36 N o. 4
Aug. 2013
汤莉莉,沈宏雷,汤蕾,等.2013.冬季南京北郊大气气溶胶中水溶性阴离子特征[J].大气科学学报,36(4):489498.
Tang Li-l i,Shen Hong-lei,Tang Le i,et al. 2013. Characteri st ics of water-soluble an i ons i n atmospheri c aerosol i n northern suburb of Nanjing i n w i nter
[J]. Trans Atmos Sc i,36(4) :489*498. (i n Chi nese)
冬季南京北郊大气气溶胶中水溶性阴离子特征
汤 莉 莉 口 ,沈 宏 雷 2 , 汤 蕾 2 , 张 祥 志 \ 李 旭 文 \ 许 明 君 2 , 严 明 良 3
(1.江苏省环境监测中心,江苏南京210036;2.南京信息工程大学,江苏南京210044;3.江苏省气象台,江苏南京210008)
摘要: 2 0 0 9 年冬季在南京北郊进行2 4 h 采样 ,运用离子色谱法研究大气P M W 中水溶性阴离子的分
布特征。结果表明:P M 1()中阴离子的平均总质量浓度在白天和夜间分别为658. 2 1 、622. 84 p g / m 3 ;
P M 2_ 1则分别为337. 8 6 、319. 97 p g / m 3,阴离子主要存在于细粒子中;主要水溶性阴离子均为S O ;;- ,
且海盐对南京北郊大气p m w 和 p m 21中 的 s o 〗- 质量浓度影响很小。s o 〗- 、c i - 和 f -粒径谱分布
相似 ,均呈双模态;N O f 和 N O 2- 主要呈现单模态。S O 22- 与 N O f 、F - 与 N O f 、S O ^ - 与 C l -的相关
系数均大于0. 8 ,相关显著,说明其存在一定的同源性。 N O f / S O 2- 的平均值在白天、夜间分别为
0. 05 8 2 、0. 048 4 , 说明南京北郊大气污染以固定源为主。分 析 N O f 、S O 〗- 前体物的转化率知道,
采样期 间S O R 和 N O R 的平均值均大于1 0 % ,即 S O 〗- 部分来源于 S O 2 的二次转化,而不是单一来
源于一次污染物。
关键词:南京;大气气溶胶;水溶性阴离子
中图分类号:X5 13 文献标志码:A 文章编号:1 674-709 7(2013)04-0489-10
Characteristics of water-soluble anions in atmospheric
aerosol in northern suburb of Nanjing in winter
TAN G Li-li 12,SHEN Hong-lei 2,TANG Lei2 , Z H AN G Xiang-zhi1,
LI Xu - w e n 1 , X U M i ng-jun2 , Y A N Ming-liang3
(1. Jiangsu Environmental Monitoring Center,Nanjing 210036,Ch i na;
2. Nanjing Un ivers ity of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China;
3. Jiangsu Meteorological Observatory,Nanjing 210008,China)
Abstract : Aerosol P M m of d i fferent s i zes was collected the whole day in the northern suburb of Nanjing
in winter 2009. This paper analyzes the distribution characteristics of water-soluble anions in P M m b y u
s ng the on chromatograph. Results s h o w that the average total mass concentrat o n of an ons n P M 10
( P M 2 1) are 658. 21 and 622. 84 p g / m 3 (337. 86 and 319. 97 p g / m 3 ) in daytime and nighttime,re
spectively ,and anions dominate in the fine particles. S O ^ - are mainly water - soluble anions, and sea
salt has little effect o n the mass concentration of S O ^ - in P M m and P M
2 1 in the northern suburb of N a n
jing. Th e size distributions of S O 〗 - ,C l - and F - sho w bimodal nature, while those of N O 3- and N O 2-
s h o w single mode. Correlation coefficients between S O 〗- and N O 3- , F - and N O 3- ,S O ^ - and C l - are all
greater than 0.8, which are significant, indicating that these anions are homologous. T h e average
N O 3- / S O ^ - in daytime and nighttime are 0. 0582 and 0. 0484, respectively, indicating that the air pollu
tion in northern suburb of Nanjing mainly c o mes fro m the stati onary sources. Analys is of transformati on
收稿日期:2012-07-23;改回日期:2013-03-04
基金项目:中国气象局公益性行业科研专项(GYHY20090607);江苏省环境监测基金项目(1016);江苏省高校自然科学重大基础项目
(11KJA170002);江苏省自然科学基金项目(BK2012884)
通信作者:汤莉莉,博士,副教授,研究方向为大气环境化学,lily3258@163.com.
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大气科学学报
第 36卷
of N O 3- and S O 24- precursors show s that the average S O R and N O R during the sampling period are
m ore than 1 0 % . It is s h o w that S O ;;- in P M ^ is partially c o m e from the second photochemical transfor
mation of S O 2,rather than a single source of primary pollutants.
K e y w o r d s : Nanjing ; atmospheric aerosol ; water-soluble anion
0 引 言
可 吸 人 颗 粒 物 (P M 10) 是 指 空 气 动 力 学 直 径
在10 ^ m 的大气颗 粒物(李 雪 等 ,2012) ,由于在环
境中滞留时间长,它已成为国内外许多城市大气环
境的首要污染物和研究大气气溶胶的重点(桑建人
和刘玉兰,2 0 0 5 ; 任 永 建 等 , 2 0 0 9 )。流行病学研究
表 明 ,P M m 是 对人类健康 有危害的污染 物之一 (赵
毓梅和杨文敏,1996 ) ,与 医院 就 诊 率 、呼吸器官疾
病发病率乃至死亡率等诸多不利健康效应之间均有
密 切 关 系 ( 魏 复 盛 和 滕 恩 江 ,2001; 黄 丽 红 等 ,
2002)。
国内外研究表明,可溶性成分是大气气溶胶的
重要组成部分,占颗粒物质量的6 0 % 〜 7 0 % (赵海
瑞 等 ,1 9 9 5 ) ,特有的物理化学性质对大气环境中的
各 种 物 理 化 学 过 程 产 生 重 要 影 响 (张 兆 钧 等 ,
1 9 9 4 ) 。P M 10中的水溶性阴离子如S O 〗一、N O 〗一等极
易形成云凝结核,使云滴数量增加,云的增加不仅会
使地表升温,还可能增加降水,进而影响地表湿度和
植 被 ,从而改变地表反照率,并进一步影响气候(吴
兑 等 ,2001) 。 D u a n e t al. ( 2 0 0 6 ) 的研究表明,可溶
性 组 分 也 是 影 响 大 气 沉 降 p H 值 的 主 要 因 素 。
s o 4- 、n o 3- 是大气颗粒物中的主要致酸离子,直接
关系到人体健康、植 物 、建筑材料的安全等(Louie et
al.,2 0 0 5 ;D u a n et al.,2 0 0 6 ; 韩月梅等,2 0 0 8 )。
南京位于长江下游宁镇丘陵地区,是长江三角
洲地区的综合性工业基地、重要交通枢纽和经济文
化中 心,冬季温和少雨,夏季高温 多雨,属于亚热带
季风气候。
为了 分析 南京北郊P M 10中 的 主 要 阴 离 子 F - 、
C l 一、N O 3- 、S O 4 - 、N O 2- 的分布特 征和变化趋势,了
解南京市郊区大气污染状况,于 2 00 9 年冬季在南京
北郊采集大 气颗 粒物 样品 ,运用离子色 谱法 研 究
P M 10中的水溶性阴离子,解 析 污 染 物 的 可 能 来 源 ,
为城市大气污染治理提供理论依据,对改善大气环
境 、保障人体健康具有实际意义。
1 实 验 部 分
1. 1 样品米集
为全面反映南京市北郊 冬季P M 1()中水溶性阴
离子的分布状况,本研究采样点设在南京信息工程
大学北辰楼楼顶,距地面20 m 左右 。该点毗邻宁六
公 路 ,距 南京钢 铁公司3 k m ,距 扬 子 石 化 10 k m 左
右 ,受工业污染与机动车尾气污染的共同影响。从
2 0 0 9 年 1 1 月 2 6 日 至 1 2 月 2 0 日进行每天24 h 采
样 ,将 0 7 : 0 0 — 1 9 : 0 0 作 为 白 天 时 段 ,1 9 :0 0 —次日
0 7 : 0 0 作为夜间时段,使 用 2 台采样器分别采集样
品。采样以晴天和阴天为主,减小降水对颗粒物及
离子质量浓度的影响。采样仪器是美国T h e r m o 公
司生产的非生物撞击式采样器,采样器切割粒径为:
9 〜10 p m 、5. 8 〜9 ( x m 、4. 7 〜 5. 8 ( x m 、3. 3 〜 4. 7
( x m 、2. 1 〜 3. 3 ( x m 、1. 1 〜 2. 1 ( x m 、0. 65 〜 1. 1 p m 、
< 0 . 6 5 ^ m 。以 石英纤 维滤膜( W a t m a n 2 0 -301- Q Z
实心,2 0 - 3 0 5 - Q Z 空 心 ,滤 膜 直 径 为 81 m m )收集颗
粒物样品,流量控制为28. 3 L / m i n (定 期 使 用 Ther-
m o 20-120校准工具进行校准)。
采样前,膜托和不锈钢收集盘用去离子水超声
清 洗 3 次 ;采样器使用色谱乙醇清洗3 次 ,再用去离
子水冲洗。石英纤维膜采样前,在 150 ° C 烘箱中烘
干 12 h ,以除去有机杂质,并置于干燥器中恒温恒湿
24 h 。采样结束后,将石英纤维膜包在灼烧过的铝
箔中 ,放人专用冰箱- 18 °C冷冻保存。
为保证实验数据的准确性,采样前后,石英膜在
相同温度和相对湿度条件下,平 衡 干 燥24 h 后使用
十万分之一天平进行称重。每 个 样品称重3 次 ,取
其平均值。采样体积均按采样期间的平均气压、气
温做订正。
1.2 样品处理和定量分析
测量前取各层滤膜,在聚四氟塑料瓶口上方剪
碎 。剪碎滤膜的过程中,在塑料瓶下加垫一张用无
水乙醇清洗过的锡纸,防止滤膜碎屑的掉落。塑料
瓶贴好标签,做好标记。采用同样的方法剪取新滤
膜作为空白。向 聚 四 氟 塑 料 瓶 中 准 确 加 人 50 m L
超纯水,30 C 下恒温振荡30 m i n ,然 后 在 15 C 下超
声提取30 m i n 。静置后取上层清液,采 用 0.45 x m
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