天津市大氣氣溶膠中碳組分的研究.pdf

1、很多研究表明，氣溶膠中的碳組分主要存在于細(xì)粒子(PM<,2.5>)，PM<,2.5>傳輸距離遠(yuǎn)，在空氣中停滯時間長。碳成分可造成區(qū)域煙霾、降低能見度、影響地球輻射平衡和人類健康。有機(jī)碳(OC)和元素碳(EC)通過光散射和光吸收對能見度造成的影響可達(dá)總消光的30％～40％。OC含量的主要差別是水溶性有機(jī)碳(WSOC)，其范圍隨區(qū)域、季節(jié)的變化較大，可以促使云凝結(jié)核(CCN)的形成，CCN數(shù)量的變化極大地影響云的光學(xué)特征，進(jìn)而改變?nèi)驓夂颍?/p>

2、如全球變暖，大量CNN形成時，還會影響大氣能見度并增加氣溶膠酸度，而氣溶膠酸度直接影響人體健康。 EC是一次碳污染的很好指標(biāo)，OC則包括一次有機(jī)碳和二次有機(jī)碳，準(zhǔn)確測量它們的值，并用p(OC)/p(EC)比值評價氣溶膠的二次來源，對于控制氣溶膠中的有機(jī)物污染及追溯其來源、形成與變化過程具有重要意義。 以往國際上普遍認(rèn)為PM<,2.5>中僅硫酸鹽對輻射強(qiáng)迫有貢獻(xiàn)，而忽略了水溶性有機(jī)物和硝酸鹽的貢獻(xiàn)。氣溶膠中WSOC的數(shù)

3、據(jù)比較缺乏，因此，對PM<,2.5>中水溶性有機(jī)物濃度、來源及對輻射強(qiáng)迫貢獻(xiàn)的研究日益顯得重要。 本文首先分析了天津市秋冬季節(jié)PM<,2.5>及其中OC、EC、WSOC、水溶性離子的污染特征，包括日變化、季節(jié)變化、晝夜變化規(guī)律等；利用TOR方法分析了OC和EC，初步探討了天津市大氣氣溶膠的一次、二次有機(jī)碳污染。其次，為了弄清PM<,2.5>中各碳成分之間的相關(guān)性及它們與氣象條件(溫度、濕度、風(fēng)速)之間的關(guān)系，分析了其相關(guān)性，初

4、步探討了碳成分的來源和形成過程；利用多重線性回歸模型，采用逐步回歸分析了氣象因素對碳組分的綜合影響。 分析結(jié)果表明，天津市秋冬季節(jié)PM<,2.5>中OC占16.8％；WSOC占OC的40.7％，OC、WSOC冬季濃度高于秋季，反映了冬季燃煤的影響。WSOC晝間濃度高于夜間，說明白天的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了更多的極性物質(zhì)。 p(OC)/p(EC)平均值為7.94，說明天津市大氣氣溶膠中明顯存在大量的二次有機(jī)污染。OC濃度與O

5、P(裂解碳)和(OC.OP)呈高度線性正相關(guān)。大部分非水溶性碳(OC-WSOC)屬于非裂解碳(OC-OP)。(OC-OP)濃度對WSOC影響顯著。WSOC受PM<,2.5>、OC和(OC-OP)濃度的影響顯著。 WSOC中含量最大的C<,2>O<,4><'2->的平均濃度為1.02ug/m<'3>，占WSOC的8.40％，其冬季濃度低于秋季，晝間低于夜間。C<,2>O<,4><'2->受WSOC、OC和PM<,2.5>的影響不

6、顯著。C<,2>O<,4><'2->可能與SO<,4><'2->、NO<,3><'->、NH<,4><'+>一樣，為氣態(tài)前體物S02、NOx、NH3經(jīng)由氣相或液相化學(xué)反應(yīng)形成。另外，根據(jù)SO<,4><'2->與N03。的比值，得出天津市大氣氣溶膠污染類型屬于燃煤源與機(jī)動車源共存的復(fù)合型污染。溫度和相對濕度是影響天津市秋冬季節(jié)PM<,2.5>中碳成分及無機(jī)離子的主要氣象因素。秋(采暖期)、冬(暖期前)季，OC濃度主要受RH的影響。冬季，氣