气溶胶pH和离子浓度的关系

气溶胶水提液的p H，可以间接反映气溶胶的酸度。图64-1展示了2000—2006年期间，北京师范大学采样点PM 10、PM 2.5、TSP气溶胶水提取液中的p H值。春夏秋冬无论哪个季节，p H值均呈现TSP＞PM 10＞PM 2.5的变化，表明细颗粒的酸度高于粗颗粒。这与酸性组分和碱性组分的粒径分布有关。p H值呈现出春＞秋＞夏＞冬的季节变化，表明冬季取暖等排放的SO 24-、NO 3-等酸性离子的相对量增加；而春季由于沙尘的影响，Ca2+、Mg2+等碱性离子的相对量增加。与p H的空白值5.57（无污染的大气降水p H值）相比，冬季PM 10、PM 2.5和夏季PM 2.5的中值p H低于5.57，表明北京虽然不在酸雨控制区，但它同样面临着酸雨问题。

图64-1　2000—2006年北京师范大学采样点PM10、PM2.5、TSP气 溶 胶 水 提取液中的p H值（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

总阳离子的当量浓度（∑+μeq·m-3）与总阴离子的当量浓度（∑-）之间的关系，可用来指示气溶胶的酸度。表64-1列出了2004年春季非沙尘期间多伦、榆林、北京、青岛、上海五地气溶胶中∑+与∑-之间的关系。由直线的斜率可以看出，气溶胶的酸度在接近沙尘源区的地区（多伦、榆林）低，在人口密集的工业化城市（北京、青岛、上海）高。由于用于测定离子浓度的离子色谱不能测量CO 23-，因此这部分未平衡的阴离子，主要是由于CO 23-所致。多伦、榆林的TSP气溶胶中∑+与∑-之间的相关性差，表明可能存在碳酸盐。CaCO 3、MgCO 3等碳酸盐，广泛存在于中国干旱和半干旱地区，它们能与污染气体（SO 2、NO x、HCl）或酸性颗粒物（SO 2-4、NO-3、Cl-）发生反应，抑制大气酸化过程。相反，在经济发达的大城市，人为活动会排放大量的酸性组分，加速酸化过程，使环境更加脆弱。因此，必须采取措施，以保证城市的可持续发展。(www.xing528.com)

表64-1　五地PM 2.5和TSP中总阳离子的当量浓度（∑+）与总阴离子的当量浓度（∑-）之间的相关关系

a相关系数；b样品数。