矿物气溶胶对硝酸盐气溶胶形成的影响-大气气溶胶和雾霾新论

硝酸盐气溶胶是大气气溶胶中最重要的二次污染气溶胶之一。图60-4显示了2001—2003年北京TSP和PM 2.5中硝酸盐气溶胶浓度的季节变化，其中NO 3-代表硝酸盐气溶胶。北京TSP中冬季和夏季硝酸盐的浓度分别为29.9和26.0μg·m-3，均高于秋季、春季和沙尘暴期间的浓度（21.24、14.14和1.5μg·m-3）。在细粒子PM 2.5中，硝酸盐在冬季和夏季的浓度分别为17.0和15.4μg·m-3，也均高于秋季、春季和沙尘暴期间的浓度（11.4、9.6和1.4μg·m-3）。此外，NO 3-在PM 2.5和TSP中的比值（PM 2.5／TSP）平均值约为50%，说明几乎有一半硝酸盐存在于粗颗粒中。图60-4显 示 了TSP和PM 2.5中矿物气溶胶和硝酸盐气溶胶的季节变化。硝酸盐的日均浓度变化与矿物气溶胶相似，两者在TSP和PM 2.5中的相关系数，分别为0.84和0.87（P＜0.01），表明矿物气溶胶和硝酸盐之间存在着正相关。2002年夏季、2003年春季和秋季以及2002年特大沙尘暴高峰过后，硝酸盐浓度均随着矿物气溶胶浓度的减少而减少。硝酸盐的形成机理，可能是气态污染物NO2，首先被OH自由基、O3等大气氧化剂，均相氧化形成HNO 3。

图60-4　TSP和PM2.5中矿物气溶胶浓度与硝酸盐浓度的季节变化（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

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然后，HNO3被矿物气溶胶表面吸附，与矿物气溶胶中的碱性组分发生中和反应而形成硝酸盐。

由此可见，硝酸盐在矿物气溶胶表面的形成，既取决于它的前体物NO x和气象条件，如温度、湿度、风速，也与矿物气溶胶的浓度和表面积有关。2002年沙尘暴期间，由于非常不利的气象条件，即最低的相对湿度、最高的风速、较低的温度，再加上低的NO 2浓度，硝酸盐的形成较难，因而在沙尘暴期间，大量的入侵沙尘稀释了局地的硝酸盐，致使硝酸盐的浓度随着矿物气溶胶浓度的增加而减少。2001年冬季，前体物NO 2的浓度较高，矿物气溶胶浓度较高，相对湿度和温度适宜，非常有利于硝酸盐的形成，所以硝酸盐的浓度较高。2002年夏季，由于高的NO 2浓度、高的相对湿度，以及低的风速有利于硝酸盐的形成，因而硝酸盐的浓度也较高，且随着矿物气溶胶浓度的增加而增加。特别在TSP中，硝酸盐和矿物气溶胶之间表现出很好的正相关。由于温度高，硝酸盐易分解，因此夏季硝酸盐的浓度低于冬季。冬季和夏季硝酸盐的浓度高于秋季、春季和沙尘暴期间。硝酸盐主要来源于当地污染源排放的NO x。