上海市霾與非霾期間顆粒態(tài)汞的污染特征.pdf

1、目前霾污染和大氣汞污染均是我國面臨的主要環(huán)境問題，已引起國際社會的廣泛關(guān)注。大氣汞主要有三種形態(tài)，分別為氣態(tài)單質(zhì)汞（Hg0）、活性氣態(tài)汞和顆粒態(tài)汞，其中Hg0可以遠距離傳輸參與全球汞的循環(huán)，顆粒態(tài)汞和活性氣態(tài)汞在大氣中的停留時間短，一般為數(shù)天，易沉降，是大氣汞沉降的主要部分，即參與全球大氣汞循環(huán)主要是氣態(tài)汞。
　　為了探討霾復(fù)合污染背景下，大氣顆粒態(tài)汞的污染特征，本研究以上海霾污染為研究對象，分別采用PM2.5采樣儀和Nano-m

2、oudi13級（9.9~18μm、6.2~9.9μm、3.1~6.2μm、1.8~3.1μm、1.0~1.8μm、0.56~1.0μm、0.32~0.56μm、0.18~0.32μm、0.10~0.18μm，0.056~0.10μm、0.032~0.056μm、0.018~0.032μm、0.010~0.018μm）顆粒物分級采樣器，于2013年進行了連續(xù)1年的樣品采集。采用電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）分析了顆粒物上總汞和金屬元

3、素（Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cu、Cr、Cs、Fe、Ga、Li、Mn、Ni、Pb、Pb、Se、Sn、Sr、Te、Tl、Zn等）的質(zhì)量濃度；采用離子色譜儀測定顆粒物中水溶性陰離子（Cl?、SO42?、NO3?）和陽離子（NH4+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+）的濃度；采用氣相色譜法分析了PM2.5上甲基汞（PM2.5-MeHg）的濃度。重點研究了不同粒徑顆粒態(tài)汞的污染特征，探討了顆粒態(tài)汞與大氣常見污染物和氣象因素的關(guān)系，并對

4、顆粒態(tài)汞進行源解析和轉(zhuǎn)化特征的初步研究。結(jié)果表明：
　　（1）PM2.5-Hg和PM2.5-MeHg的月平均質(zhì)量濃度分別在0.36~1.59 ng·m-3和0.46~45.6 pg·m-3之間，并呈冬季>春季>秋季>夏季的季節(jié)變化性。全年P(guān)M2.5中總汞高于全球背景值。
　　（2）無論是霾期間還是非霾期間PM2.5-Hg、PM2.5-MeHg均與SO2、NO2、CO呈顯著的正相關(guān)，與風(fēng)速負相關(guān)。無論是霾期間還是非霾期間PM2

5、.5-Hg與溫度負相關(guān)，溫度較低有利于顆粒物對汞的吸附。
　?。?）霾天的顆粒態(tài)汞平均質(zhì)量濃度為3.89 ng·m-3是非霾天顆粒態(tài)汞平均質(zhì)量濃度1.25 ng·m-3的3.1倍。
　?。?）顆粒態(tài)汞的質(zhì)量濃度隨粒徑分布呈單峰分布，霾天較非霾天顆粒態(tài)汞的分布出現(xiàn)了向大粒徑方向的偏移，霾天峰值在粒徑范圍0.56~1.0μm的顆粒物上，而非霾天在0.32~0.56μm的顆粒物上。
　?。?）顆粒態(tài)汞主要分布在細粒子上，霾天

6、和非霾天PM1.8中顆粒態(tài)汞的質(zhì)量濃度分別占 PM10中顆粒態(tài)汞質(zhì)量濃度的68.87％和66.13%。
　　（6）顆粒態(tài)汞參與了顆粒物的成長過程，顆粒態(tài)汞的質(zhì)量濃度與顆粒物的質(zhì)量濃度呈正相關(guān)關(guān)系，霾天和非霾天相關(guān)系數(shù)分別為0.9554和0.9246。
　?。?）霾與非霾天不同模態(tài)的顆粒態(tài)汞質(zhì)量濃度存在顯著差異，霾天各模態(tài)顆粒態(tài)汞的質(zhì)量濃度明顯高于非霾天，其中積聚核模態(tài)差異最顯著，霾天為2.2 ng·m-3，而非霾天為0.7

7、ng·m-3。大氣常見污染物和氣象因素影響顆粒態(tài)汞的模態(tài)分布，凝結(jié)核模態(tài)顆粒態(tài)汞與 SO2、NO2和CO正相關(guān)性最強，與溫度相關(guān)性最弱。風(fēng)速與積聚核模態(tài)顆粒態(tài)汞的負相關(guān)性最強。
　?。?）根據(jù)主成分分析和富集分析，可以得到上海市顆粒態(tài)汞主要來自人為源，其中燃煤是主要污染源。霾污染前有來源于東北和西北地區(qū)以及浙江、安徽等地的污染氣團，也有海上的氣團。霾污染期間，氣團主要來自中國北方。霾污染后，氣團來自福建等地區(qū)。
　?。?）霾

8、天汞在大氣中氣相和液相氧化反應(yīng)速率提高，顆粒態(tài)汞濃度增加。顆粒態(tài)汞濃度與Cl-正相關(guān)性極強，其中霾天相關(guān)性更強。顆粒態(tài)汞與水溶性陽離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+呈正相關(guān)，與水溶性陰離子NO3?、SO42-也呈正相關(guān)，說明汞的排放與燃煤機動車尾氣的排放有關(guān)。
　?。?0）大氣中汞的非生物甲基化速率與HgCl2、甲基供體濃度以及光照、催化劑有關(guān)。霾天HgCl2、O3和自由基濃度較高，導(dǎo)致甲基汞濃度的增加。溫度也會影響顆