论文部分内容阅读
本研究通过采用离线PM2.5膜采样和在线多种光学仪器连续监测相结合的方法,研究了上海市杨浦区大气气溶胶的主要化学成分信息以及光学性质,并通过CAPS仪器同时分别监测经过两个系统(加热和不加热切换)的大气气溶胶对其吸收增强进行了探索,讨论了大气棕色碳以及棱镜效应对气溶胶吸收增长的综合作用。在此次基础上,采用HPLC-DAD-Q-TOF-MS联用技术深入分析了大气棕色碳的UV-Vis吸收光谱与质谱。结果表明2019年上海杨浦区冬季PM2.5质量浓度为(51.65±30.49)μg/m3,二次可溶离子浓度占PM2.5质量浓度的56%。NO3/SO42->1表明了移动污染源的排放是导致上海市杨浦区污染的原因之一。根据OC/EC的平均比值为2.86和SOC的估算结果,表明大气中存在二次有机碳污染,主要来自机动车尾气以及煤炭、生物质燃烧。PM2.5中18种金属元素的监测分析结果表明可能排放来源为汽车尾气以及燃煤、钢铁冶炼等。采样期间,气溶胶的甲醇萃取液在365 nm处的平均吸收系数为6.28±2.69 Mm-1,估算的bab。(365,BC)约为babs(365,methanol的3倍,MAE365的平均值为1.34±0.39 m2/g,表明生物质燃烧可能是上海杨浦区冬季BrC的来源之一。较低的EC和SSA水平表明气溶胶中含有高吸收效率的EC,SAE550/700、SAE450/700和SAE450/55均大于1,说明主要的消光因素来自于浓度极高的细颗粒物。SAE在下午表现出更高的值,可能与二次细颗粒物的形成有关。450和530 nm加热后测得的吸收系数仅占加热前的51和70%,由于棱镜效应的波长依赖性较小,这表明监测期间可能有棕色碳吸收存在,并通过计算发现在1月2日和3日,棕色碳吸收系数较大,表明这个期间可能含有浓度较高的BrC或含有强吸收的BrC发色团。通过HPLC-DAD-Q-TOF-MS联用技术获得样品正负模态下在365 nm处具有吸收峰的物质,解析出了 9种硝基化合物,包括4-硝基苯酚、4-硝基儿茶酚、3-甲基-4-硝基苯酚、2-甲基-4-硝基苯酚等和两种有机硫酸盐。对35个BrC发色团在250-450 nm范围内的吸光贡献进行比较,发现4-硝基苯酚的吸光贡献最大,单个物质在365 nm处的吸光贡献可达16%。对大气气溶胶的甲醇萃取液和HULIS样品中的4-硝基苯酚、4-硝基儿茶酚、3-甲基-4-硝基苯酚、2-甲基-4-硝基苯酚的浓度进行质谱定量,发现不同日期的浓度有较大差异。长期连续在线监测结果表明散射系数与PM2.5以及温度和风速在一定程度上相关。在西北、西南方向时,散射系数呈现出较高的值。西北方向是由于冬季集中供暖地区的长途输送,而西南方向则是由于当地局部污染。