上海大气污染过程分析成果

SO24-、NO 3-、NH 4+和有机气溶胶是上海大气气溶胶中的主要污染组分。图24-24显示了PM 2.5中这几种主要组分的日变化。在第一次污染阶段，即16—18日，OC的平均浓度达到13.7μg·m-3，是整个研究期间的最高值。二次无机离子的浓度则处于中等水平，SO2-4、NO-3和NH+4的平均浓度分别为5.3、7.2和5.5μg·m-3。之后在19—24日，不管是有机气溶胶浓度还是二次无机组分浓度均很低，在整个研究期间达到最低值。这段期间天气多雨，有利于颗粒物的清洗和去除，因此气溶胶组分浓度相应较低。第二次污染阶段，即25—26日，OC的浓度较高，平均浓度为11.5μg·m-3，基本达到第一次污染阶段的水平；而二次无机离子与第一次污染阶段相比则有所降低，SO 2-4、NO-3和NH+4的平均浓度分别为3.7、1.7和3.5μg·m-3。第三次污染阶段，也即1月31日—2月10日，二次无机污染达到研究期间的最高值，而有机组分则维持在中等水平。SO 2-4、NO-3、NH+4和OC的平均浓度分别为19.2、10.2、13.4和5.2μg·m-3。因此，第一次和第二次污染阶段主要是受有机气溶胶主导，而第三次污染阶段则主要来自二次无机污染。这说明了本次冬季气溶胶观测过程中出现的几次阶段性霾，其形成机制不尽相同。

图24-24　研究期间OC、SO24-、NO3-和NH4+浓度的日变化

图24-25显示了同一时间的污染气体浓度和气溶胶组分浓度。可以看到，有机气溶胶浓度较高时，总伴随着较高的NO x和CO气体浓度，而无机气溶胶浓度较高时，总伴随着较高的O 3气体浓度。对气溶胶化学组分与污染气体进行相关性分析，可见OC与NO2、NO x、CO都具有比较显著的相关［图24-26（a）（b）（c）］。NO 2、NO x和CO均是机动车排放尾气中的主要成分，这也意味着上海大气气溶胶中的有机组分很可能主要来自机动车排放。第一阶段的有机污染对应着整个研究时期最高的NO-NO 2 NO x和CO浓度［图24-26（a）（b）］，很可能由于春运期间返乡高峰期所增加的机动车排放。而与第二次污染阶段对应的机动车尾气排放物的浓度，并不是很高，这是因为当时处在春节期间交通流量最少的阶段。第二次污染阶段出现的较高有机物浓度可能来自餐饮业，因为这段时间人们对于餐饮的需求量较大。第三次污染阶段的机动车尾气排放物的浓度，明显较第一次污染阶段有所降低，因此气溶胶中的有机物浓度也随之下降。SO 24-的前体物SO2在第一阶段和第三阶段的平均浓度分别为66.8±11.6和43.1±16.1μg·m-3，但是第一阶段的SO 24-浓度却比第三阶段低了约70%。NO 3-的前体物NO x在第一阶段和第三阶段的平均浓度则分别为270.1±60.1和95.2±26.7μg·m-3，而第一阶段的NO 3-浓度也比第三阶段低了约30%。以上结果表明，二次无机气溶胶浓度并不是完全由其气态前体物的量所决定的。相关性分析表明了SO 24-与SO 2并没有明显的相关性，而图24-26（d）却显示了SO 24-与O 3具有一定的相关性，说明在SO 2的氧化过程中，氧化剂例如O3、H 2 O2等可能对SO 24-的生成起着更为重要的作用。O 3在第一阶段和第三阶段的平均浓度分别为14.7±5.4和33.9±19.8μg·m-3，其浓度增加了约130%，表明第三阶段大气中的氧化性较强，因此二次无机物的氧化程度也较高。

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图24-25　研究期间NO、NO2（a），NO x、CO（b），SO2、O3（c）的小时平均浓度（mg·m-3）变化

图24-26　气溶胶组分与气态污染物的相关性

（a）OC对NO2；（b）OC对NO x；（c）OC对CO；（d）SO 2-4对O 3。