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大气颗粒物中的水溶性成分易溶于雨水,可影响或改变降水的化学组成,促进雾滴形成,影响大气能见度,且易被生物吸收产生生物效应。开展广州大气PM2.5和PM10中水溶性无机离子组成特征研究,对于全面了解和认识广州大气PM2.5和PM10的化学组成和危害,判断气溶胶粒子的来源和产生机制,预防气溶胶污染的发生都具有重要意义。
本文通过对2006年秋季广州市中心城区充分混合大气中PM2.5和PM10的研究,发现非灰霾天气时,PM2.5的质量浓度范围是59.5~129.5μg/m3,平均值为83.7μg/m3,PM10的质量浓度范围是97.4~180.2μg/m3,平均值为125.4μg/m3。PM10样品超标率为16.7%(我国大气环境质量标准),PM2.5超标率为83.3%(美国EPA标准),说明广州中心城区秋季大气存在着气溶胶粒子污染。灰霾天气时PM2.5和PM10的质量浓度都有显著升高。其中,灰霾天气时PM2.5的质量浓度比非灰霾天气时增加了32.5%,PM10的质量浓度比非灰霾天气时增加了46.8%。
SO42-、NO3-、NH4+、Cl-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、F-水溶性无机离子是广州中心城区PM2.5和PM10的主要组分,水溶性无机离子占PM2.5的60.8%,占PM10的54.8%。SO42-、NO3-、Cl-、Na+、NH4+、K+主要富集在细粒子中,F-、Ca2+、Mg2+主要富集在粗粒子中。
灰霾天气时,水溶性离子SO42-和NH4+浓度较非灰霾时明显增大,Na+浓度下降。与非灰霾天气时相比,灰霾时水溶性离子NO3-对PM2.5的贡献减小,对PM10的贡献增大。
广州市中心城区PM10以细粒子为主,PM2.5/PM10平均值为0.67。
二次气溶胶对广州市中心城区PM2.5和PM10的贡献较大,固定源是PM2.5和PM10中SO42-和NO3-的主要来源;海盐对PM2.5和PM10贡献较小。灰霾天气时,广州一定程度上受来自外地的气溶胶粒子的输入污染,其中受外来PM2.5的污染更大一些。
PM2.5和PM10均具有酸性,灰霾天气时PM2.5和PM10的酸性有所减弱。
本文通过对2006年秋季路边与楼顶样品的对比研究,发现交通因素对PM2.5和PM10均有较大贡献,交通因素对PM10的贡献大于对PM2.5的贡献。灰霾天气时交通因素对PM2.5和PM10质量浓度的影响,比非灰霾天气小。
交通因素会导致PM2.5和PM10中水溶性无机成分所占比例降低。灰霾天气时,交通因素对PM2.5和PM10中水溶性无机成分所占比例影响减小,只引起PM10中水溶性无机成分所占比例减小。
本文通过测定PM2.5和PM10中的水溶性Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的含量发现,非灰霾天气条件下大气PM2.5和PM10中水溶性Zn的含量很高,分别达到了321.7 ng/m3和525.6 ng/m3,其次为Pb,其在PM2.5和PM10中的含量分别达到了56.9 ng/m3和94.8 ng/m3。灰霾天气条件下各种重金属的含量都有了增加。
Zn、As、Ni在细粒子中所占比例较高,而Pb在粗粒子中所占比例较高。除Pb、Cr、Cd外,PM10中其它重金属主要来源于细粒子的贡献。