大氣顆粒物中水溶性離子環(huán)境影響、來源及其監(jiān)測技術

大氣顆粒物中水溶性離子環(huán)境影響、來源及其監(jiān)測技術[][]子色譜法；在線監(jiān)測中圖分類號：O657文獻標識碼：A文章編號：2095-5200〔2023〕01-024-04大氣顆粒物包括總懸浮顆粒物TS〕 、可吸入顆粒物〔PM10、和細顆粒物〔PM2.5、，其中以PM2.5氣溶膠復合污染[1][2]。在我國大局部地區(qū)，水溶性離子是大氣顆粒物〔尤其是PM2.5、最主要成分，這[3]。成為關注焦點。齊文啟等[4]認為，TSP中水溶性成分易溶于雨水，體安康產(chǎn)生影響。胡敏等[5]于2023年5月至11月采集北京23場降水樣品，測定其pH6.1852.23卩S/cm,SO42和N03-為含量最高陰離子，NH4+和Ca2+為含量最高陽離子，甲酸〔HCOOH〕、乙酸〔CH3COOH和草酸〔HOOCCOOH是主要水溶性有機酸，占陰離子濃度2%。通過連續(xù)在線顆粒物離子分析成分測定儀〔SJAC觀測到降水前后顆粒物離子濃度有著顯著差異。氣溶膠復合污染作用往往超過傳統(tǒng)大氣污染，使得以PM2.5為[6]。水溶性離[7]，其中水溶性物種具有親水性，能促進云凝結核〔CCN〕形成，從而又對[8]物物理化學特征有重要影[9]。氣PM2.5中水溶性離子濃度是非霧霾天氣下10倍以上，說明在霧當長一段時間[10]。魏玉香等[11]爭論南京市大氣PM2.5中水溶性組分在霾天氣下污染特征，從2023年6月至20235月，承受離子色譜〔IC〕法和在線方法測定PM2.5中水溶性離子組成，結果說明，霾天氣下PM2.554.28g/m3，為1.6倍，其中主要成分為SO42-NO3-、NH4+，陰霾期間PM2.5與其相關性較高，其主要存在形式為NH4CI、NH4NO3、〔NH4〕2SO4和NH4HSO4;比照不同季節(jié)天氣下硫轉化率〔SOF〕和氮轉化率、NOR〕,覺察霾天氣下SO2和NOx轉化率要高于正常天氣，這說明SO2和NOx在霾天氣下更簡潔轉化為二次粒子。 天津地區(qū)在2023年2月消滅連續(xù)72h大霧天氣，其PM10濃度值遠高于歷年同期監(jiān)測值，72hPM10平均值為0.206mg/m3，最高濃度小時平均值達0.496mg/m32023年10月消滅連續(xù)近60h大霧天氣，其PM10小時峰值高達0.696mg/m3[12]。[13]子、陽離子成分，結果說明，PM10和PM2.5中離子平均濃度分別為71.2g/m354.8g/m3,PM10PM2.533.7%39.6%°NH4+、SO42-NO3-等二次離子含量較大，且夏季含量均為最高。顆粒物總體呈酸性，在PM10中藝陽離子/藝陰離子均值為0.92，在PM2.5中為0.75。于陽春[14]爭論說明，濟南市全年PM10中總水溶性離子質量濃度均值為 92.83卩g/m3，占PM10質量濃度37%，其主要離子為SO42-、NO3-、NH4+。四季陰霾天氣各種水溶性離子質量濃度均要高于非陰霾天氣，尤其是二次離子SO42-N03-、NH4+;此時SO42-NH4+、K+、Ca2+質量濃度呈單峰分布，Cl-、NO3-呈雙峰分布。其中SO42-NH4+K+主要分布在細粒子之中，Ca2+主要分布在粗粒子之中。Cl-和NO3-在粗細粒子中均有明顯峰值。水溶性[15]又離子為SO42-N03-、NH4+和Ca2+,其濃度之和占總水溶性離子92%,SO42-、N03-、NH4+、K2+和Cl-濃度隨時間變化較為顯著；SO42-NH4+主要集中在細粒子中，其濃度呈單模態(tài)分布，隨著顆粒物中含量上升，其峰值從0.32?0.56卩m粒徑段移動到1.0?1.8卩m粒徑段；NO3-濃度呈雙峰分布，細粒子中 NO3-濃度上升峰值從0.56?1.0m1.0?1.8m3.2?5.6m粒徑段；NH4+可以完全中和細粒子中SO42-NO3-,主要以〔NH4〕2SO4和NH4NO3形式存在。崔蓉等［16］承受“酸提”法測定其中 Ca、Mg、Al、As、Zn、Pb、Cu、V、Mn、Co、Fe、Se、Mo、Ni、Cr、Cd濃度，承受“水提”法測定其中Zn、Pb、Cu、V、Mn、Co、Fe、Ni、Cr、Cd濃度。結果說明，PM10與PM2.5中水溶性離子仍以二次氣溶膠粒子為主，SO42-NO3-和NH4+是主要水溶性離子， K+主要來源于生物質燃燒。由PM10與PM2.5中水溶性離子濃度比值〔0.54?0.75〕可以看出，8種水溶性離子相對多地富集在PM2.5中。沈振興等［17］爭論2023年西安采暖期和非采暖期大氣顆粒物中水溶性組分化學特征，結果說明，采暖期西安PM2.5和TSP中11中水溶性離子平均濃度分別為 53.2卩g/m3和110.3卩g/m3，非采暖期分別為51.3卩g/m3和89.3卩g/m3，其中主要成分均為SO42-NO3-和NH4+,其濃度之和在采暖期分別占 PM2.5和TSP總離子濃度78%和76%,非采暖期則分別占88%和76%；在PM2.5和TSP中，NH4+、NO3-和SO42-三者之間都有很好相關性，它們在顆粒物中主要結合形式為(NH4)2SO4、NH4HSO4NH4NO3;SORNORSO42-和NO3-pH值測定結果說明，該地區(qū)大氣PM2.5稍偏酸性，TSP為堿性，無論粗細10年前數(shù)據(jù)顯示，西安[18]利用在線監(jiān)測分析系統(tǒng)(AIM-URC9000D)考察杭州地區(qū)春節(jié)期間PM2.5中無機水溶性離子濃度變化，結果說明，SO42-、NO3-NH4+PM2.5中無機水溶性離子主要成分，分別占全部水溶性組分33.3%、28.4%19.4%，NO3-與SO42-質量比為0.85，說明機動車尾氣排放導致大氣污染正逐步加重。相關性分析說明，NH4+與NO3-、SO42相關系數(shù)分別為0.92、0.81，K+、Cl-、Mg2+三者之間相關系數(shù)均在0.9以上。煙花爆竹燃放期PM2.5SO42-Cl-K+Mg2+濃度分別到達燃放前6、18、53、76倍。春節(jié)期間PM2.5中水溶性離子濃度排序為SO42->NO3->NH4+>K+>Cl->NO2->Na+>F->Mg2+>PO43-。25L時，Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+檢出限為0.0020 0.0104卩g/L[19]。對于離子提取方法各異，殷華[20]通過在不同提取條件和提取時間處理后空白濾膜浸出液中陽離子測定，從中篩選出超聲波處理一種簡潔、有用及回收率高提取方法。薛立杰等

10min，成為[21]測定采用梯度淋洗PM2.5中F-、CI-、SO42和NO3-方法，以IonPacASI8陰離子分別柱，KOH自動淋洗裝置設定梯度淋洗程序，流速為1.0mL/min，電導檢測器檢測，線性關系良好，其相關系0.9995F-CI-0.005mg/L、SO42-0.010mg/L、NO3-0.003mg/L，RSD5%〔F-小于10%外〕。該方法可以消退水負峰對低濃度保存 F-干擾，使樣品基底中有機酸及其它水溶性陰離子與待測無機陰離子得以有效地分別。2023年戴安公司領先退出商品化氫氧根型〔LiOHNaOHKOH〕MSA陽離子淋洗液在線發(fā)生器[22]；又于2023年推出碳酸鹽/碳酸氫鹽〔K2CO3KHCO3/K2CO3陽離子淋洗液在線發(fā)生器；“只IC法使在線淋洗液發(fā)生技術進展到一個高度。S.Karthikeyan等[23]ICPM2.5中6SO42->NH4+>NO3->Na+>K+>Cl-其中SO42-NH4+和NO3-組分分別占50%、16.5%和9.0%，陽離子中Na+、K+和Mg2+占24%。以往對于大氣中水溶性鹽濃度爭論多是通過離線方式獵取，使用去離子水浸提采樣膜上水溶性成分，再進一步通過其它方法去定量[24-25]。但濾膜采樣需要人工手動操作，采樣頻率較低，同時在濾膜采樣過程中難以避開 NH4+和N03-揮發(fā)，會導致測量結果偏低[26]。大氣中氣態(tài)NH3在濾膜上與酸性顆粒物發(fā)生反響后生成 NH4+，又會造成測量結[27]區(qū)分率在線觀測儀器就應運而生[28-29]，其中高區(qū)分飛行時間氣溶膠質譜(HR-TOF-AMS在爭論大氣污染演化過程中顯示出廣泛應[30]。分散增長和慣性撞擊原理，于2023年自主研發(fā)大氣細顆粒物快速捕集系統(tǒng)(RCFP，它將細顆粒物快速收集到水溶液中，通過蠕動泵將水溶液送到與之耦合離子色譜進行定量分析，建立RCFP-IC集成和堿性氣體，IC選用Dionex公司生產(chǎn)ICS-90離子色譜儀，陰離子IonPacASI4,4X250mm3.5mmol/LNa2CO3+1.0mmol/LNaHCO3,陽離子分析柱選用IonPacCS12A4X250mm20mmol/L甲基磺酸。利用這套系統(tǒng)捕獲到5次較為明顯污染過程，4種水溶性離子NO3-、SO42-NH4+和CI-濃度變化趨于全都，并呈現(xiàn)“慢積存、快去除”鋸齒型污染物濃度時間序列變化特征， NO3-和NH4+在典型污染大事中峰值濃度是清潔時期濃度10倍以上，而SO42和Cl-污染峰值濃度僅為清潔時期濃度 2?4倍，停暖后4種離子濃度較采暖期下降15%?60%［31-35］。羅志剛［36］在續(xù)收集與在線分析裝置 (GAC),其中包括空氣導入系-5氣溶膠，同時吸取氣態(tài)污染物，吸取效率可達98.4%以上，再利用蒸汽噴射方法快速收集氣溶膠，氣溶膠中N03和-SO42收集效率分別為96.2%91.5%,IC在線分析其中化學組成，當采樣流量為16.7L/minF-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-最低檢出限分別為0.152、0.243、0.358、卩g/m3。 袁超等［37］通過兩套PM2.5中水溶性離子在線監(jiān)測儀與蜂巢式固氣分別器膜采樣系統(tǒng)作比照，評估在線監(jiān)測儀器對主要水溶性組分 SO42-NH4+和NO3-測定結果。美國URG生產(chǎn)AIMURG-9000B對NH4+和NO3-監(jiān)測結果較好，但對SO42■測定結果明顯偏高，究其原由于AIM平板溶蝕器系統(tǒng)無法完全去除大氣中高濃度SO2，因而對SO42■測定有干擾。承受兩個溶蝕器串聯(lián)，并用5mmol/LH2O2+5mmol/LNaOH混合溶液作吸取液，從而避開高濃度SO2(260g/m3)干擾；由荷蘭能源爭論所等共同研制MARGA，ADI2080SO42-NH4+監(jiān)測結果較好，但N03-監(jiān)測結果偏高。3 結語[38]。參考文獻賀小春.粉塵生物特征爭論[D].綿陽：西南科技大學，2023.張寧，洪竹，李利平.IC法分析大氣顆粒物水溶性離子國內外爭論進展[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2023，243〔5〕：14-21.高曉梅.我國典型地區(qū)大氣PM2.5水溶性離子李化特征及來源解析[D].濟南：山東大學，2023..[J].202319〔1〕：50-62.胡敏，張靜，吳志軍.北京降水化學組成特征及其對大氣顆粒物去處作用[J].中國科學，2023，35〔2〕：169-176.吳國平，胡偉，滕恩江，等.我國四城市空氣中PM2.5和PM10[J].1999，19〔2〕：133-137.李彩霞，李彩亭，曾光明，等.長沙市夏季PM10和PM2.5中水溶性離子污染特征[J].中國環(huán)境科學，2023，27〔5〕：599-603.余學春，賀克斌，馬永亮，等.北京市PM2.5中水溶性有機物污染特征[J].中國環(huán)境科學，2023，24〔1〕：53-57..[J].202329〔3〕：551-556.SUNY，ZHANGG，TANGA，etal.ChemicalcharacteristicsofPM2.5andPM10inhaze-fogepisodesinBeijing[J].EnvironSciTechnol，2023，40：3148-3155.魏玉香，楊衛(wèi)芬，銀燕，等.霾天氣南京市大氣PM2.5中水溶性離子污染特征[J].環(huán)境科學與技術，2023，32〔11〕：66-72..污染之間關系[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2023，21〔2〕：80-83.孫韌，張文具，邊瑋?|，等.天津市PM10和PM2.5中水溶性離子化學特征及來源分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2023，30〔2〕：145-150..濟南市大氣顆粒物中水溶性無機離子粒徑分布爭論[D].2023..溶性離子粒徑分布爭論〔4〕：561-567.

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