萍乡市春节前后气溶胶的水化学及同位素的组成特征及来源解析

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为探讨萍乡市元旦至元宵期间空气质量变化特征及PM2.5和PM10中水溶性组分和碳、氮来源,于2017年1月1日-2017年2月16日在萍乡市进行在线空气质量监测和PM2.5、PM10滤膜气溶胶样品采集,并分析了滤膜气溶胶中水溶性离子组成和总氮(TN)、总碳(TC)浓度及其δ15N、δ13C组成。初步得到以下几点认识:(1)采样期间PM2.5浓度为82.45±43.04μg/m3,超过国家规定的二级24h平均浓度75μg/m3;PM10、SO2和NO2浓度分别为112.98±68.66μg/m3、23.85±14.32μg/m3和32.68±14.4μg/m3。在2017年1月1日到1月5日和春节期间(1.272.2),发生了空气污染事件。萍乡市空气团后向轨迹分析,表明萍乡市气溶胶污染源主要为局地污染源,远距离传输的空气团来源较少。(2)萍乡市大气气溶胶PM2.5和PM10样品的各离子总浓度顺序为:SO42->NO3->NH4+>Na+>K+>Ca2+>Cl->LMOA>Mg2+,其中SO42-、NO3-和NH4+离子是萍乡市气溶胶水溶性离子的主要组成,三者的相关性最为显著,可能主要以(NH42SO4和NH4NO3的形式存在,而NH4NO3的占比较高。温度、相对湿度、风速等气象参数对水溶性离子组成有重要的影响作用。NPE期间,SO42-、NO3-和NH4+的浓度较高,在水溶性组成中三者离子和占比约91%,可能是由于二次气溶胶污染程度较高导致了普通空气污染事件。萍乡市采样期和春季期间的PM2.5和PM10中NO3-/SO42-的比值均小于1,其固定源(燃煤)的贡献高于流动源(机动车尾气);NPE期间比值较高,机动车尾气贡献较高;SFH期间比值较低,可能是车辆出行较少,以及烟花爆竹燃放释放大量的SO2。春节期间,K+,Cl-和Mg2+的平均浓度约是整个采样期的3倍,可能是烟花爆竹燃放的主要贡献,造成了严重的污染事件。(3)PM2.5和PM10中水溶性组成的相关性分析表明,气溶胶主要来源为烟花爆竹燃放、二次气溶胶、燃煤及生物质燃烧;主因子分析表明,其来源主要为二次气溶胶、烟花爆竹燃放、燃煤、生物质燃烧、地壳源。(4)PM2.5和PM10样品的TN、TC浓度分别为9.73±5.99μg/m3、12.68±9.53μg/m3和15.15±7.9μg/m3、18.7±9.11μg/m315N、δ13C分别为6.32‰±4.11‰、6.89‰±4.44‰和-25.1‰±0.89‰、-25.55‰±1.25‰。分析表明;含碳物质来源主要为燃煤和机动车尾气,并伴随C3植物燃烧;含氮物质来源有3个主要来源,分别是机动车尾气、煤燃烧和C3植物燃烧。其原因可能是萍乡市机动车车辆的日益增加和燃煤的广泛使用,而生物质燃烧较少。两个空气污染事件的δ15N和δ13C组成和整个采样期间相似,主要来源可能为机动车尾气和煤燃烧排放,以及部分来源为C3植物燃烧。
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