南京市大气细颗粒物中二次组分时空分布特征研究

发布时间：2018-07-17 22:06

【摘要】：二次组分是大气细颗粒物(PM_(2.5))的重要组成,主要包括硫酸根(SO_4~(2-))、硝酸根(NO_3~-)、铵根(NH4+)和二次有机物(SOA)。本研究在南京市六个典型点位,于2014-2015年的四个季节,开展了 PM_(2.5)化学组分的监测。基于513个有效样本资料,分析了二次组分的时空分布特征。结果表明:(1)南京市PM_(2.5)以二次组分为主,约占57.7%,其中NO_3~-、SO_4~(2-)、NH4+和SOA年均浓度分别为11.9、12.5、7.7、8.7μg/m3,所占PM2 5的比例分别是17.2%、16.9%、10.5%、13.1%;近年来,[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]快速增加,2015 年约达到1.0,表明机动车的贡献日益突出,南京的大气污染已从传统的煤烟型污染转变为燃煤和机动车共同主导的复合型污染;南京市二次组分季节差异较显著,NO_3~-、NH4+和SOA占比秋冬季节大于春夏季节(分别相差4.5%、3.1%、7.0%),S042-占比春夏季节大于秋冬季节(相差2.5%);空间分布上,二次组分的占比在远郊区最高(73.5%),其次是近郊新城区(59.0%),城市中心区和工业区最小(57.3%,57.4%),这反映了远郊清洁区PM_(2.5)主要来源于区域输送过程中的二次转化,一次污染对城市中心区和工业区具有重要影响,近郊新城区同时显著受到工业燃煤和城市机动车的双重影响;对比南京同类研究发现,南京市S042-年平均浓度大幅度下降,表明南京燃煤污染明显减轻,但NO_3~-浓度和占比明显上升,表明南京机动车污染加剧,而且南京市二次污染水平相对加大。(2)随着污染水平的上升,SIA占比不断增大,而SOA占比有所下降,表明污染越重,无机气溶胶二次转化越多,但对有机气溶胶的二次转化可能有一定的抑制作用。S042-占比有升有降,NO_3~-占比持续增加,从轻污染的14.6%上升到重污染的19.8%,这表明机动车对于重污染过程具有更加重要的影响,而且这可能与不同污染水平下,各种二次组分转化速率的变化有关。轻度污染水平下冬季二次组分占比(65.86%)最多,中度和重度污染水平下秋季二次组分占比(63.47%,65.80%)最多,SOA的占比秋冬季节比春夏季节高约2倍,夏季SO_4~(2-)的二次生成对中度污染有较大影响,NO_3~-的二次生成对重度污染有较大影响。不同污染水平下二次组分的占比在不同季节也具有明显的差异性,随着污染水平上升,PM_(2.5)中二次组分的总体占比在春季大幅下降,夏秋两季上升(特别是S042-上升最明显),冬季总体呈下降趋势,表明冬季的重污染过程中,污染源一次排放的贡献相对较大。管制措施会降低前体物排放,对控制区域一次排放污染物更加有效,从而导致二次气溶胶占比增加。(3)PM_(2.5)中二次无机组分SO_4~(2-)、NO_3~-和NH4+存在一定相关性,表明这些组分可能有着相同的形成过程,NO_3~-与NH4+的相关性较好,推测有NH4NO3存在;SO_4~(2-)+NO_3~-与NH4+的相关性较好,推测系统可能为NH4HSO4与NH4NO3共存。夏季S042-与SO2的相关性最强,S042-与03也表现为强线性相关,表明夏季光化学氧化反应对SO_4~(2-)的生成产生重要影响;NO_3~-与NO2的相关性冬季最好,表明冬季NO2的转化率偏高,NO_3~-与03的相关性夏季最高,表明夏季气相的大气光化学氧化是形成NO_3~-的重要途径;SOA与03并未呈现良好的相关性,表明以O3为氧化剂的大气光化学氧化不是SOA形成的主要途径。研究结果深化了关于南京PM_(2.5)来源的认识,可以为更有效地控制灰霾污染提供科学依据。
[Abstract]:The second component is the important composition of PM _ ( 2.5 ) , which mainly includes sulfate ( SO _ 4 ~ ( 2 - )) , nitrate ( NO _ 3 ~ - ) , ammonium root ( NH4 + ) and secondary organic matter ( SOA ) . In comparison with the similar research in Nanjing , the proportion of secondary components in Nanjing city was significantly decreased , and the secondary generation of NO _ 3 ~ - was significantly decreased . The correlation between SO _ 4 ~ ( 2 - ) , NO _ 3 ~ - and NH _ 4 ~ + in PM _ ( 2.5 ) indicates that these components may have the same forming process . The correlation between NO _ 3 ~ - and NH _ 4 ~ + is good . The correlation between NO _ 3 ~ ( 2 - ) + NO _ 3 ~ - and NH _ 4 ~ + is very good . The correlation between NO _ 3 ~ ( 2 - ) + NO _ 3 ~ - and NH _ 4 ~ + is very good . The results show that the photochemical oxidation of NO _ 3 ~ - and NO _ 2 is the most important way to form NO _ 3 ~ - . The results of the study have deepened the understanding of the source of SO _ 4 ~ ( 2 - ) , which can provide scientific basis for the more effective control of the pollution of the dust and smog .
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X513

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