大氣細粒子化學組分在線監(jiān)測系統(tǒng)及其實時變化特征——以廣州為例.pdf

1、該博士論文基于改進的大氣細粒子連續(xù)液化采樣裝置，建立了大氣細粒子中水溶性離子組分和水溶性有機碳組分在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)；并利用該系統(tǒng)研究了廣州地區(qū)不同季節(jié)大氣細粒子中水溶性組分的實時變化特征，同時也對這些化學組分的短時來源和影響因素進行了探討。此外，該博士論文也對廣州地區(qū)典型的大氣污染現(xiàn)象——灰霾天氣的判定標準和形成原因等進行了探討。主要取得以下幾個方面的成果認識：
　　 1.通過將大氣細粒子連續(xù)液化采樣裝置(PILS)與具有快速分

2、析能力的離子色譜(Ion Chromatography)和便攜式有機碳分析儀(Portable Organic CarbonAnalyzer)相連接，分別建立了能夠?qū)崟r監(jiān)測大氣細粒子離子組成和水溶性有機碳濃度的在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)，即PILS-IC和PILS-TOC系統(tǒng)。該在線監(jiān)測技術(shù)與濾膜法離線分析方法的實驗結(jié)果比較顯示，基于PILS裝置的在線監(jiān)測與基于濾膜法的離線分析對大氣細粒子中離子組分收集效率的比值在夏季和冬季分別為1.13和1.0

3、1，而對細粒子中WSOC組分收集效率的比值則分別為5.50和1.36。這表明液化采樣-在線監(jiān)測技術(shù)對大氣細粒子化學組分尤其是WSOC組分的收集效率高于濾膜采樣-離線分析方法。
　　 2.應用在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)對廣州不同季節(jié)大氣細粒子離子組成的研究結(jié)果表明:SO42-、NO3-、NH4+是PM2.5中的主導性離子組分，其中夏季和冬季的SO42-分別占所測5種離子總質(zhì)量濃度的60％和54.6％，這表明硫酸鹽在大氣細粒子水溶性離子組分中

4、占絕對主導地位。此外，夏季和冬季實驗期間，所測5種離子總濃度的夜日比值分別為0.46和1.05，這說明夏季實驗期間細粒子離子組分的夜日濃度差異大于冬季。
　　 3.對實驗期間離子組分濃度實時變化數(shù)掘的分析表明，夏季實驗期間，在晴朗天氣中，SO42-、NH4+、NO3-濃度具有白天高、晚間低的日變化規(guī)律；NO2-與Cl-質(zhì)量濃度具有晚間高、白天低的日變化規(guī)律，顯示光化學作用對SO42-、NH4+、NO3-的生成具有明顯促進作用，而

5、對NO2-與Cl-具有消減作用。在陰雨天氣條件下，各目標離子沒有明顯的日變化規(guī)律。離子之間的相關(guān)性分析表明，NH4+和SO42-離子對的相關(guān)性系數(shù)為0.85，是夏季離子組分中相關(guān)性最好的離子對，并且NH4+/(2*SO42-)平均比值接近1.0(離子濃度單位為umol/L)，顯示硫酸銨是細粒子中硫酸鹽的主要存在形式。冬季實驗期，在非灰霾天氣中，各離子具有與夏季晴朗天氣中相應離子類似的日變化規(guī)律，但日夜?jié)舛鹊牟町愡h小于夏季晴朗天氣；在灰霾

6、天氣中，各離子濃度則沒有固定的日變化規(guī)律。
　　 4.對大氣細粒子中WSOC濃度的研究表明：夏季實驗期間，PM2.5和PM1.0中WSOC平均濃度分別達到29.6μg/m3和25.0μg/m3，顯示W(wǎng)SOC組分是夏季大氣細粒子的重要組成部分，而冬季實驗期間PM2.5中WSOC平均濃度為13.2μg/m3，遠低于夏季。夏季和冬季實驗期間細粒子中WSOC夜日濃度的比值分別為0.65和0.91，說明夏季實驗期間細粒子中WSOC濃度的夜

7、日差異大于冬季。
　　 5.對實驗期間細粒子WSOC濃度實時變化數(shù)據(jù)的分析表明，夏季PM2.5和PM1.0中WSOC濃度都具有明顯的日變化規(guī)律，且與日間氣溫的變化規(guī)律基本一致；相對于夏季，冬季PM2.5中WSOC則沒有明顯的日變化特征。對實驗期間相關(guān)氣象資料的分析顯示，夏季時氣象要素中的大氣溫度與WSOC濃度具有很好的正相關(guān)性，表明大氣溫度日變化或者是引起大氣溫度日變化的太陽輻射日變化是WSOC濃度日變化的主導因素。此外，風速和

8、風向?qū)SOC濃度實時變化特征的影響較小，但降雨尤其是較大雨量的降雨對夏季細粒子中WSOC濃度有明顯降低作用。冬季實驗期間，氣象要素中的大氣溫度與WSOC濃度也有一定的正相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)小于夏季。冬季細粒子中的WSOC日變化特征受多種氣象因素同時控制，不利于大氣擴散的氣象條件能夠顯著增加細粒子中WSOC濃度，而南下的冷空氣能夠顯著降低細粒子中WSOC濃度。
　　 6.基于對廣州市區(qū)灰霾天氣時大氣細粒子濃度的實時監(jiān)測，本博士論文