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沙尘气溶胶离子组成的新发现

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:表56-2给出了北京不同沙尘事件期间TSP、PM 2.5以及15种离子的质量浓度平均值和p H。为了证实此种分类的正确性,将Al作为矿物气溶胶的参比元素,以Ca2+、SO24-、NO3-分别代表矿物、污染-矿物、污染这3组离子。图56-3强沙尘、一般沙尘、弱沙尘和非沙尘期间TSP和PM2.5样品的离子组成

沙尘气溶胶离子组成的新发现

表56-2给出了北京不同沙尘事件期间TSP、PM 2.5以及15种离子的质量浓度平均值和p H。与中国TSP日均值的二级标准300μg·m-3和美国PM 2.5日均值的标准65μg·m-3[12]相比,TSP和PM 2.5的超标率分别为80%和96%,表明北京春季的颗粒物污染严重。强沙尘暴、一般沙尘、弱沙尘和非沙尘期间,总离子占TSP的质量百分比分别为3.2%、3.6%、9.3%和13.5%,占PM 2.5的质量比分别为4.7%、6.3%、10.0%和29.2%。表明水溶性部分较多存在于细颗粒物中,且随着沙尘强度的增加,百分含量降低。在所有样品中,SO24-是最主要的阴离子,占总阴离子质量的38%~70%;Ca2+是最主要的阳离子,占总阳离子的37%~80%。根据离子之间的相关性及离子的来源,可将主要的水溶性离子NH 4+、Ca2+、K+、Mg2+、Na+、SO24-、NO 3-、Cl-、F-和NO 2-分为3组。第一组为矿物离子,包括Ca2+、Na+和Mg2+;第二组为污染-矿物离子,包括SO24-、Cl-和K+;第三组为污染离子,包括NO3-、NH 4+、F-和NO2-。由表56-2可见,第一组离子的浓度在沙尘期间增加,表明它们主要来自矿物尘。第二组离子的浓度在TSP中的沙尘期间高于非沙尘期间,而在PM2.5中的沙尘期间低于非沙尘期间,表明粗颗粒上的这些离子,主要来自远距离传输的矿物尘;而细颗粒上的这些离子,主要来自当地污染源。第三组离子的浓度,大多是沙尘期间低于非沙尘期间,表明它们主要受当地污染源的影响,沙尘对其有稀释、清除的作用。为了证实此种分类的正确性,将Al作为矿物气溶胶的参比元素,以Ca2+、SO24-、NO3-分别代表矿物、污染-矿物、污染这3组离子。图56-2显示了Ca2+、SO24-、NO3-和Al的关系。可见,无论在沙尘还是非沙尘期间,Ca2+和Al都有很好的相关性[图56-2(a)]。这表明,Ca2+和Al的来源相同,即为地壳矿物源。在沙尘期间,尤其是在强沙尘暴时,SO24-和Al有一定的相关性;但在非沙尘期间,两者没有相关性[图56-2(b)],表明沙尘期间的SO24-有一部分来自矿物源,而在非沙尘时SO24-主要来自当地的污染源。无论在沙尘还是非沙尘期间,NO 3-和Al都没有相关性[图56-2(c)],表明NO 3-主要来自当地污染源。

图56-2 所有样品中Ca2+、SO24-、NO3-和Al浓度的关系(彩图见下载文件包,网址见14页脚注

表56-2 北京不同沙尘期间PM 2.5、TSP的质量浓度及其中离子浓度的平均值(μg·m-3

(续表)(www.xing528.com)

No.指样品数。

图56-3显示TSP和PM 2.5样品中这3组离子占总离子的质量百分比。在TSP样品中,强沙尘暴、一般沙尘、弱沙尘、非沙尘期间的矿物离子所占百分比分别为60%、31%、28%、19%,污染离子所占百分比分别为9%、23%、36%、40%,表明矿物离子是强沙尘暴颗粒物上的主要组分,污染离子是非沙尘时颗粒物上的主要组分;污染-矿物离子在强沙尘暴、一般沙尘、弱沙尘、非沙尘期间,所占总离子的百分比分别为28%、41%、31%、36%。可见,在不同强度的沙尘以及非沙尘期间,污染-矿物离子所占比例的差异不大,说明此组离子同时具有矿物源和污染源。对于PM 2.5样品可以得到相同的结论。

图56-3 强沙尘(SD)、一般沙尘(D)、弱沙尘(WD)和非沙尘(N)期间TSP和PM2.5样品的离子组成

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