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1、第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集春季沙尘多发期武威、包头大气细颗粒物P M 2 5 的化学特征分析岳玎利郭松胡敏温梦婷环境模拟与污染控制国家联合重点实验室，北京大学环境学院，北京1 0 0 8 7 1近年来，随着人们对大气环境质量的日益关注，沙尘气溶胶成为大气环境质量和大气环境化学研究领域的热点之一。沙尘天气是全球干旱半干旱地区特有的灾害性天气，也是我国北方地区，尤其是西北地区，春季( 3 5 月) 常见的灾害性天气。沙尘气溶胶对太阳辐射、能见度及云物理过程等均有影响，注入高层大气的沙尘还参与大气环流过程，影响全球气候，也影响人们的生活和健康( h t t p ：H w w w s a
2、 n d s t o r m c o m ) ；研究显示，大气细颗粒物和这些影响的程度相关性较强。因此应该对沙尘暴细颗粒物进行深入研究。本研究是国家自然科学基金重点项目“沙尘暴细颗粒物的理化特征及其对人体健康的影响”中的一部分，旨在弄清沙尘暴细颗粒物的理化特征，同时为毒理学研究提供颗粒物样品，为流行病学提供颗粒物P M 2 5 特性数据。因此，研究地点既要求春季沙尘暴发生频率高，又要求城市有一定人群适宜开展流行病学研究。加之，武威以农业为主，工业排放的污染较少，交通等人为颗粒物污染不是很严重，利于分析沙尘特征；而包头处于几大沙漠、沙地包围之中，还受境外沙源影响，沙尘来源具有代表性，且具有典型的
3、煤烟型污染特点，利于分析受煤烟型污染影响的沙尘特征，因此本研究将这两个城市择为研究地点。本研究对武威和包头2 0 0 4 年春季( 3 月5 月) 沙尘多发期，大气颗粒物P M 2 5 的质量浓度和化学组分进行了研究。用旋风分离大气颗粒物P M 2 5 采样器( U R G ，C Y C L O N Es a m p l e r ) 采集2 4 h 样品：样品的分析包括利用美国S u n s e tL a b o r a t o r yI n c 的碳分析仪对大气颗粒物中E C O C 的测定，用I C S 2 5 0 0 型离子色谱仪对重要水溶性无机阴离子( F - ，C 1 。，N 0 2
4、 ，N 0 3 ，P 0 4 3 和S 0 4 2 ) 测定，用I C S - 9 0 型离子色谱仪对重要无机阳离子( 水溶性L i + ，N a + ，N I - h + ，K + ，M 9 2 + ，C a 2 + 和不溶性K ，M g ，C a ) 直接或间接的测定。针对沙尘气溶胶浓度变化大，碳酸盐和地壳元素含量高等特点，在原有城市大气颗粒物化学组分测定方法的基础上进行了改进：基于一张石英膜同时测定出P M 2 5 质量浓度、水溶和酸溶离子组分，E C O C 。方法中提出了测定沙尘样品膜的划分方法，膜的前处理方法以及各部分数据的校正方法。将样品膜进行分割，不同的部分进行不同组分的测定，
5、以得到大气颗粒物中更多成分的成分谱分布；利用酸处理，得到了部分不溶性无第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集机离子的成分，弥补了常规测定中只能测定水溶性无机离子的不足，尤其是沙尘样品中，我们更为关注的是一些不溶性的无机成分，例如碳酸钙、碳酸镁等，使得该方法更加适用于沙尘气溶胶样品的分析；同时对改进的方法通过一系列校正，从而得到整张膜样品上个组分的含量，并通过各种空白以及对比实验，验证所使用校正方法的可行性与准确性。结果表明，2 0 0 4 年春季武威市沙尘天气的沙尘主要来自武威市北面腾格里沙漠以及西北方向的巴丹吉林沙漠，采样期间大气颗粒物是武威市首要大气污染物，其污染类型为煤烟型。武威市春季
6、沙尘多发期大气颗粒物P M 2 5 中O C 、S 0 4 玉、N a 十、C a 、M g 是重要组成成分，沙尘天发生时来自地壳的N a + 、C a 、M g 、P 0 4 3 _ 质量浓度明显升高，尤其是不溶性的C a 、M g 。沙尘天气中的扬沙天气对武威市人为排放的污染物有一定的稀释作用，但是浮尘天，由于空气中大量颗粒物的存在使得一次污染物向二次污染物转化有了更多的反应界面，因此二次污染物O C 、S 0 4 、N 0 3 质量浓度反而增加。2 0 0 4 年春季包头市大气细颗粒物污染严重，且日均质量浓度和沙尘天气呈现良好的相关性。T C 的质量占细粒子质量的1 5 7 ，其中O C
7、 E C 比为4 2 7 ，说明有二次粒子生成。采样期间，氟污染比较严重，但沙尘气溶胶对此有一定的稀释作用。沙尘天气时，水溶性无机离子的质量浓度虽然有所增加，但由于碳酸盐和未定组分( 主要是含硅化合物和重金属等) 的含量急剧上升，它们在细粒子质量中所占比例下降。水溶性无机离子中S O 。2 、N a + 、c E + 是主要组分；S O , 2 “ 含量高说明了包头大气污染的煤烟型特征，也肯定了沙尘气溶胶对硫酸盐二次粒子生成的促进作用：C a 2 + 含量高体现了扬尘对细粒子无机离子成分相对含量的影响。沙尘天气时，不溶性钾、镁、钙和水溶性钾、镁、钙的质量浓度与沙尘的来源，尤其是广域源有很大关系。表l 采样期间武威和包头P M 2 5 及其部分组分平均质量浓度比较g g m 3
