大氣顆粒物中水溶性離子環(huán)境影響、來(lái)源及其監(jiān)測(cè)技術(shù)

大氣顆粒物中水溶性離子環(huán)境影響、來(lái)源及其監(jiān)測(cè)技術(shù)[][]子色譜法；在線監(jiān)測(cè)中圖分類號(hào)：O657文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(xì)顆粒物〔PM2.5、，其中以PM2.5氣溶膠復(fù)合污染[1][2]。在我國(guó)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(guān)注焦點(diǎn)。齊文啟等[4]認(rèn)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(chǎng)降水樣品，測(cè)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(yáng)離子，甲酸〔HCOOH〕、乙酸〔CH3COOH和草酸〔HOOCCOOH是主要水溶性有機(jī)酸，占陰離子濃度2%。通過(guò)連續(xù)在線顆粒物離子分析成分測(cè)定儀〔SJAC觀測(cè)到降水前后顆粒物離子濃度有著顯著差異。氣溶膠復(fù)合污染作用往往超過(guò)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(jìn)云凝結(jié)核〔CCN〕形成，從而又對(duì)[8]物物理化學(xué)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(shuō)明在霧當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間[10]。魏玉香等[11]爭(zhēng)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(cè)定PM2.5中水溶性離子組成，結(jié)果說(shuō)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(guān)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(zhuǎn)化率〔SOF〕和氮轉(zhuǎn)化率、NOR〕,覺(jué)察霾天氣下SO2和NOx轉(zhuǎn)化率要高于正常天氣，這說(shuō)明SO2和NOx在霾天氣下更簡(jiǎn)潔轉(zhuǎn)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(yuǎn)高于歷年同期監(jiān)測(cè)值，72hPM10平均值為0.206mg/m3，最高濃度小時(shí)平均值達(dá)0.496mg/m32023年10月消滅連續(xù)近60h大霧天氣，其PM10小時(shí)峰值高達(dá)0.696mg/m3[12]。[13]子、陽(yáng)離子成分，結(jié)果說(shuō)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(yáng)離子/藝陰離子均值為0.92，在PM2.5中為0.75。于陽(yáng)春[14]爭(zhēng)論說(shuō)明，濟(jì)南市全年P(guān)M10中總水溶性離子質(zhì)量濃度均值為 92.83卩g/m3，占PM10質(zhì)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(zhì)量濃度均要高于非陰霾天氣，尤其是二次離子SO42-N03-、NH4+;此時(shí)SO42-NH4+、K+、Ca2+質(zhì)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(xì)粒子之中，Ca2+主要分布在粗粒子之中。Cl-和NO3-在粗細(xì)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(shí)間變化較為顯著；SO42-NH4+主要集中在細(xì)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(dòng)到1.0?1.8卩m粒徑段；NO3-濃度呈雙峰分布，細(xì)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(xì)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(cè)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(cè)定其中Zn、Pb、Cu、V、Mn、Co、Fe、Ni、Cr、Cd濃度。結(jié)果說(shuō)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(lái)源于生物質(zhì)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(duì)多地富集在PM2.5中。沈振興等［17］爭(zhēng)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(xué)特征，結(jié)果說(shuō)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(guān)性，它們?cè)陬w粒物中主要結(jié)合形式為(NH4)2SO4、NH4HSO4NH4NO3;SORNORSO42-和NO3-pH值測(cè)定結(jié)果說(shuō)明，該地區(qū)大氣PM2.5稍偏酸性，TSP為堿性，無(wú)論粗細(xì)10年前數(shù)據(jù)顯示，西安[18]利用在線監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)(AIM-URC9000D)考察杭州地區(qū)春節(jié)期間PM2.5中無(wú)機(jī)水溶性離子濃度變化，結(jié)果說(shuō)明，SO42-、NO3-NH4+PM2.5中無(wú)機(jī)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(zhì)量比為0.85，說(shuō)明機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放導(dǎo)致大氣污染正逐步加重。相關(guān)性分析說(shuō)明，NH4+與NO3-、SO42相關(guān)系數(shù)分別為0.92、0.81，K+、Cl-、Mg2+三者之間相關(guān)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(dá)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?yàn)镾O42->NO3->NH4+>K+>Cl->NO2->Na+>F->Mg2+>PO43-。25L時(shí)，Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+檢出限為0.0020 0.0104卩g/L[19]。對(duì)于離子提取方法各異，殷華[20]通過(guò)在不同提取條件和提取時(shí)間處理后空白濾膜浸出液中陽(yáng)離子測(cè)定，從中篩選出超聲波處理一種簡(jiǎn)潔、有用及回收率高提取方法。薛立杰等

10min，成為[21]測(cè)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(dòng)淋洗裝置設(shè)定梯度淋洗程序，流速為1.0mL/min，電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)，線性關(guān)系良好，其相關(guān)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(fù)峰對(duì)低濃度保存 F-干擾，使樣品基底中有機(jī)酸及其它水溶性陰離子與待測(cè)無(wú)機(jī)陰離子得以有效地分別。2023年戴安公司領(lǐng)先退出商品化氫氧根型〔LiOHNaOHKOH〕MSA陽(yáng)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(yáng)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(shù)進(jìn)展到一個(gè)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(yáng)離子中Na+、K+和Mg2+占24%。以往對(duì)于大氣中水溶性鹽濃度爭(zhēng)論多是通過(guò)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(jìn)一步通過(guò)其它方法去定量[24-25]。但濾膜采樣需要人工手動(dòng)操作，采樣頻率較低，同時(shí)在濾膜采樣過(guò)程中難以避開(kāi) NH4+和N03-揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)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(huì)造成測(cè)量結(jié)[27]區(qū)分率在線觀測(cè)儀器就應(yīng)運(yùn)而生[28-29]，其中高區(qū)分飛行時(shí)間氣溶膠質(zhì)譜(HR-TOF-AMS在爭(zhēng)論大氣污染演化過(guò)程中顯示出廣泛應(yīng)[30]。分散增長(zhǎng)和慣性撞擊原理，于2023年自主研發(fā)大氣細(xì)顆粒物快速捕集系統(tǒng)(RCFP，它將細(xì)顆粒物快速收集到水溶液中，通過(guò)蠕動(dòng)泵將水溶液送到與之耦合離子色譜進(jìn)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(yáng)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(guò)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(shí)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(shí)期濃度10倍以上，而SO42和Cl-污染峰值濃度僅為清潔時(shí)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(dǎo)入系-5氣溶膠，同時(shí)吸取氣態(tài)污染物，吸取效率可達(dá)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(xué)組成，當(dāng)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(guò)兩套PM2.5中水溶性離子在線監(jiān)測(cè)儀與蜂巢式固氣分別器膜采樣系統(tǒng)作比照，評(píng)估在線監(jiān)測(cè)儀器對(duì)主要水溶性組分 SO42-NH4+和NO3-測(cè)定結(jié)果。美國(guó)URG生產(chǎn)AIMURG-9000B對(duì)NH4+和NO3-監(jiān)測(cè)結(jié)果較好，但對(duì)SO42■測(cè)定結(jié)果明顯偏高，究其原由于AIM平板溶蝕器系統(tǒng)無(wú)法完全去除大氣中高濃度SO2，因而對(duì)SO42■測(cè)定有干擾。承受兩個(gè)溶蝕器串聯(lián)，并用5mmol/LH2O2+5mmol/LNaOH混合溶液作吸取液，從而避開(kāi)高濃度SO2(260g/m3)干擾；由荷蘭能源爭(zhēng)論所等共同研制MARGA，ADI2080SO42-NH4+監(jiān)測(cè)結(jié)果較好，但N03-監(jiān)測(cè)結(jié)果偏高。3 結(jié)語(yǔ)[38]。參考文獻(xiàn)賀小春.粉塵生物特征爭(zhēng)論[D].綿陽(yáng)：西南科技大學(xué)，2023.張寧，洪竹，李利平.IC法分析大氣顆粒物水溶性離子國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)論進(jìn)展[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2023，243〔5〕：14-21.高曉梅.我國(guó)典型地區(qū)大氣PM2.5水溶性離子李化特征及來(lái)源解析[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2023..[J].202319〔1〕：50-62.胡敏，張靜，吳志軍.北京降水化學(xué)組成特征及其對(duì)大氣顆粒物去處作用[J].中國(guó)科學(xué)，2023，35〔2〕：169-176.吳國(guó)平，胡偉，滕恩江，等.我國(guó)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(zhǎng)沙市夏季PM10和PM2.5中水溶性離子污染特征[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2023，27〔5〕：599-603.余學(xué)春，賀克斌，馬永亮，等.北京市PM2.5中水溶性有機(jī)物污染特征[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，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(xué)與技術(shù)，2023，32〔11〕：66-72..污染之間關(guān)系[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，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(xué)特征及來(lái)源分析[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2023，30〔2〕：145-150..濟(jì)南市大氣顆粒物中水溶性無(wú)機(jī)離子粒徑分布爭(zhēng)論[D].2023..溶性離子粒徑分布爭(zhēng)論〔4〕：561-567.

[J]中國(guó)環(huán)境科學(xué)，202331崔蓉，郭彪，鄧芙蓉，等.大氣顆粒物PM10和PM2.5中水溶性離子及元素分析[J].環(huán)境與安康雜志，2023，25〔4〕：291-294.[J].高原氣象，2023，28〔1〕：151-158.PM2.5[J].202330〔2〕：151-157.環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境空氣顆粒物〔TSRPM10、PM2.5、沙塵〕〔Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+〕測(cè)定離子色譜法[Z].北京.殷華[J].202328〔7〕：35-3652.PM2.5[J].2023，21〔9〕：2174-2176.-[J].2023，21〔4〕：449-453.S.KARTHIKEYA，NR.BALASUBRAMANNIAN.Determinationofwater-solubleinorganicandorganicspeciesinatmosphericfineparticulatematter[J].Microchemical，2023，81：49-55. [24]WANGY，ZHUANGG，TANGA，etal.TheionchemistryandthesourceofPM2.5aerosolinBeijing[J].AtmosphericEnvironment，2023，35〔29〕：3771-3784.HEKB，YANGFM，MAYL，etal.ThecharacteristicsofPM2.5inBeijing，China[J].AtmosphericEnvironment，2023，35〔29〕：4959-4970.-[J].2023，20〔5〕：14-20.PM2.5[J].202334〔8〕：2943-2949.WEBERR，JORSINIY，DAUNY，etal.Aparticle-into-liquidcollectorforrapidmeasurementofaerosolbulkchemicalcomposition[J].AerosolSciencea