山东地区灰霾期间硝酸盐生成机制研究

发布时间：2019-10-24 21:28

【摘要】：气溶胶污染是我国目前面临的重大环境问题,已经对广大居民的生产和生活产生了一系列的重大影响。硝酸盐是气溶胶的重要组成成分,它的大量生成是导致严重灰霾的重要原因之一。为全面了解山东地区灰霾期间硝酸盐气溶胶的污染状况,使用在线气体组分及气溶胶监测系统(MARGA)等仪器在山东典型城市(济南)和城市下风向的农村(德州禹城)地区进行了大气观测实验。山东地区长期受到硝酸盐气溶胶污染的影响。济南春季、秋季、冬季以及禹城夏季期间,PM2.5中NO3-的质量浓度超过20gg/m3的时间分别占49.3%、37.6%、49.9%和40.4%,超过30μg/m3的时间分别占29.0%、27.0%、34.3%和25.9%,并且频繁出现NO3-质量浓度峰值超过60gg/m3的严重污染事件。值得关注的是,济南和禹城实验期间所测得的NO3-与SO42-的质量浓度比明显高于近十年华北城市和农村地区的比值,硝酸盐气溶胶污染已经变得日益突出。而春季和秋季期间NO3-/SO42-值分别高达1.20和1.21,明显高于冬季的1.05和夏季的0.78。灰霾期间丰富的NH3可以中和绝大多数的HNO3,生成的硝酸盐主要以硝酸铵形式存在。而在沙尘和清洁天气中,NH3不能完全中和HNO3,一部分硝酸盐以硝酸钙和硝酸镁等形式存在。春季、秋季和冬季期间,硝酸铵主要以颗粒态形式存在。夏季的中午和下午,硝酸铵主要以固态形式存在于悬浮颗粒中；而在夜间和上午,硝酸铵主要以离子形式存在于气溶胶及小液滴的液相环境中。本文对硝酸盐气溶胶污染事件进行了详细的分析,研究了气态氨在硝酸盐生成过程中的作用。结果表明,气态氨促进硝酸盐气溶胶生成在山东地区春季、夏季、秋季和冬季都是一种普遍存在的大气化学现象。大气环境中丰富的气态氨不仅可以促使硝酸盐大量并快速地生成,进而致使PM2.5的质量浓度出现明显的增长,最终导致灰霾的形成；还会引起NH4+对NO3-和SO42-的摩尔中和比出现明显的升高。考虑到气态氨在促进硝酸盐生成过程中的重要作用,控制农业和城市地区气态氨的排放将对减轻硝酸盐气溶胶污染具有重要的意义。利用实地观测及化学稳态模型相结合的方法,研究了夏季光化学污染对城市下风向的农村地区夜间硝酸盐生成的影响。结果表明,N2O5在潮湿气溶胶表面发生的非均相水解反应不仅会导致PM2.5中硝酸盐的快速生成,还会导致NH4+对N03-和SO42-的摩尔中和比出现明显的下降。这种硝酸盐生成途径在夏季的夜间是普遍存在的,并且会明显受到光化学反应产物臭氧的促进作用。考虑到臭氧在硝酸盐生成过程中的重要作用,控制NOx和VOCs等臭氧前体物的排放将有利于减轻山东地区夏季硝酸盐气溶胶的污染。本次研究的意义在于研究了山东地区硝酸盐气溶胶的污染现状,并对灰霾期间硝酸盐气溶胶的生成机制进行了研究。这些都可以为日后深入解析硝酸盐气溶胶生成机制提供数据支持。
【图文】：

２．１观测时间和站点逡逑为研究山东地区灰桯期间二次硝酸盐气溶胶的生成机制，本研究先后在济南逡逑市的城市站点和山东省德州市禹城市的农村站点进行了大气观测实验（如图２－１逡逑所示）。观测时间、地点、站点位置等列于表２－１中。逡逑产北京逡逑．＇，

本文编号：2552714