川农雅安新校区大气PM2.5中极性有机物的研究

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气溶胶中的极性有机物因其较强的吸湿性而对大气环境、全球气候及人体健康有非常重要的影响。气溶胶中的极性有机物来源复杂多样,其中二次有机气溶胶(SOA)和生物质燃烧是最显著的来源。大气环境中存在的各种污染物相互作用,会导致大气复合污染和灰霾等恶劣环境现象。人类活动对环境的破坏使人与环境之间的矛盾日益加剧,社会对大气环境的研究越来越备受关注。本研究在雅安市四川农业大学新校区采集了2013年6月至2014年6月一年的PM2.5样品,利用衍生和气相-质谱联用技术(GC-MS)分析了样品中的四大类极性有机物,包括SOA示踪物、二元羧酸、脂肪酸、糖类。此外,利用其他化学组分数据、气象数据,通过相关性分析、气团后向轨迹分析、示踪物-产率法和主成分分析等多种方法,探讨了雅安大气PM2.5中极性有机物的可能来源及其贡献大小。研究结果如下:(1)雅安大气PM2.5中异戊二烯SOA示踪物的年均总浓度为61.3±128 ng/m3,季节变化表现为夏季(168±210 ng/m3)>秋季(49.9±73.2 ng/m3)>春季(15.6±12.0 ng/m3)>冬季(9.80±8.03 ng/m3)。单萜烯SOA示踪物和倍半萜SOA示踪物(β-石竹酸)的年均浓度分别为47.8±40.9 ng/m3和1.84±2.03 ng/m3,它们的季节变化都呈冬季(44.4±38.9ng/m3)>春季(35.6±15.3 ng/m3)>秋季(32.3±21.1 ng/m3)>夏季(20.8±20.3 ng/m3)的趋势。人为源(甲苯)SOA示踪物的年均浓度是0.34±0.17 ng/m3,四季平均浓度无显著变化,分别为春季0.40±0.15 ng/m3,夏季0.24±0.08 ng/m3,秋季0.29±0.10 ng/m3,冬季0.42±0.24 ng/m3。相关性分析结果显示,人为源SOA示踪物与天然源SOA示踪物之间存在良好的相关性,表明人为源可能会促进天然源SOA的形成。(2)二元羧酸(diC2diC13)的年均总浓度为394±231 ng/m3,季节变化趋势为春季(459±198 ng/m3)>冬季(436±332 ng/m3)>秋季(348±182 ng/m3)>夏季(324±178 ng/m3)。其中乙二酸的含量最高。此外,我们还检测到了苹果酸、2-羟基戊二酸和(邻、间、对)苯二甲酸,它们的年均浓度分别为68.7±91.0、50.1±60.5、89.1±85.7 ng/m3。脂肪酸(C10C28)是含量最高的物种,年均总浓度为3506±2783 ng/m3,在35318972 ng/m3范围。其中棕榈酸(C16)和硬脂酸(C18)是含量最高的两种脂肪酸,来源于高等植物蜡排放的长链脂肪酸(C20-C28)的贡献也不可忽视。(3)糖/糖醇的年均总浓度为380±168 ng/m3,四季的浓度分别为春季426±173 ng/m3,夏季301±138 ng/m3,秋季319±167 ng/m3,冬季472±138 ng/m3。脱水糖类的年均浓度为209±126 ng/m3,四季的浓度分别为春季236±81.6 ng/m3,夏季98.1±76.5 ng/m3,秋季189±131 ng/m3,冬季320±108 ng/m3。(4)主成分分析的结果显示雅安糖醇类极性有机物的来源主要是生物质燃烧、生物排放、地面扬尘。气团后向轨迹分析显示,雅安的大气主要受到四川盆地区域气团的影响,这与雅安市独特的地理环境相符合。此外,长距离来源的气团对雅安大气也有一定程度影响。
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