德州市采暖季环境空气含氮/硫物质的污染及气-粒分配特征

潘 光, 丁 椿, 孙友敏, 魏小锋, 张桂芹*

1.山东省生态环境监测中心, 山东 济南 250101 2.山东建筑大学市政与环境工程学院, 山东 济南 250101

大气颗粒物中的水溶性离子(SO42-、NO3-、NH4+)主要通过大气中的物理凝结和化学反应生成[1]，且水溶性离子的质量浓度与相应的气态前体物(SO2、NOx和NH3)质量浓度及其在大气中生成细粒子的转化率有关[2-3]；同时，SO42-、NO3-和NH4+之间互相关联，会与H2O构成一个复杂的无机气溶胶体系[4]. 研究[5]发现，硫酸盐、硝酸盐和铵盐气溶胶是大气PM2.5的重要组成部分，可通过影响消光系数从而降低大气能见度，导致许多城市地区出现灰霾天气.

我国大中城市PM2.5中含氮/硫物质污染程度差异较大，如上海市和广州市的ρ(SO42-)分别为10.39、24.10 μg/m3[6-7]，北京市和天津市的ρ(NO3-)分别为26.30、24.10 μg/m3[8]，西安市和广州市的ρ(NH4+)分别为6.61、10.57 μg/m3[9]，且城市区域ρ(NH4+)明显高于乡村区域[10]. 总体来说，我国PM2.5中含氮/硫物质的污染程度与欧美等发达国家相比较严重[11]. 国外一些大中城市PM2.5中ρ(SO42)、ρ(NO3-)和ρ(NH4+)相对较低，如美国纽约市、意大利米兰市、日本横滨市PM2.5中ρ(SO42-)分别为3.81、2.80、3.80 μg/m3[12-14]，印度坎普尔市ρ(NH4+)为6.1 μg/m3[15]，美国华盛顿市和德国汉堡市等地区PM2.5中ρ(NH4+)为1.5 μg/m3左右[16-17]，美国金斯顿市和德国萨克森市等乡村地区PM2.5中ρ(NO3-)为0.7～2.2 μg/m3[16-17]. 研究[18]发现，大气中的NH3与酸性气体(HNO3、HCl和SO2等)形成铵盐〔NH4HSO4、(NH4)2SO4和NH4NO3〕的过程被称为气-粒转化过程. 这种气-粒转化与气态前体物、气溶胶的分配行为以及温度、相对湿度等气象因素有密切关系[19]. 我国农业活动、工业生产、机动车尾气会排放大量NH3、SO2和NOx等污染气体[20]，导致生成大量的二次气溶胶. 而在不同地区及不同季节……