湘潭市PM2.5中二次水溶性无机离子及其气态前体物的污染特征

摘要

2013年12月3日至2014年1月14日,在湘潭市2个功能区(交通、商业、居民区和工业区)采样点对大气PM2.5进行了采集,并同步采集了SO2、NO2;进而利用离子色谱法对PM2.5中二次水溶性无机离子(SO42-、NO3-和NH4+)的浓度进行测试分析。通过分析不同空气质量级别下硫、氮氧化速率(SOR和NOR),探讨了PM2.5中硫酸盐和硝酸盐的来源、形成机制和影响因素等。结果表明,采样期间湘潭市PM2.5及其二次水溶性无机离子(SO42-、NO3-和NH4+)的质量浓度分别为148.34、56.19μg/m3,其中SO42-、NO3-和NH4+分别占PM2.5浓度的15.26%、14.06%和8.57%,三者累计值占PM2.5质量浓度的37.88%。随着PM2.5浓度增加,二次水溶性无机离子及其气态前体物SO2、NO2的浓度也逐渐增加,且"重度"污染时SO42-、NO3-和NH4+浓度较"良"时分别上升了1.93、2.41、2.03倍。不同空气质量级别下PM2.5中的SO42-、NO3-主要以NH4NO3和(NH4)2SO4的形式存在,但在"轻度"和"中度"污染时可能存在其它的硫酸盐和硝酸盐。采样期间SOR和NOR的平均值分别为0.18和0.17,不同污染级别下二者均在0.15以上(大于0.1),表明湘潭市PM2.5中的硫酸盐和硝酸盐主要是经转化形成的二次污染物。大气PM2.5中NO3-/SO42-为0.89,不同空气质量级别下二者比值分别为0.78、0.99、0.82、0.97(均小于1),表明湘潭市冬季PM2.5污染以燃煤源排放为主。