北京市PM2.5酸性组分的时空分布与沉降特征研究

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PM2.5已经成为人们关注的热点,关于不同植被城市区域PM2.5及其酸性组分的沉降特征研究还很少,因此本研究用大气颗粒物分级采样器在北京林业大学门口、环岛草坪、奥林匹克森林公园以及鹫峰国家森林公园对PM2.5颗粒物进行采集,分别用离子色谱法与气相色谱-质谱联用法检测PM2.5中水溶性酸性组分与一元脂肪酸,得到北京市不同植被覆盖区域的PM2.5及其酸性组分的时空分布与沉降特征,对了解不同下垫面条件下大气中PM2.5及其酸性组分的分布特征,以及植被的阻滞、沉降作用具有重要意义,并为城市植被改善大气环境提供数据和理论的支持。主要结论如下:PM2.5年均浓度与一元有机脂肪酸总浓度水平方向上都呈现为门口>草坪>奥体>鹫峰。二者季节变化相同,为冬季>春季>秋季>夏季。但不同季节具有的日变化特征不同,污染源、植被覆盖情况、大气逆温层的形成、二次光化学反应的强度等都是影响PM2.5与一元有机脂肪酸时空分布的重要因素。其中人为源是影响有机酸浓度分布的最主要因素。三种水溶性酸性无机离子中,NO3-浓度始终保持门口>草坪>奥体>鹫峰的分布特征, SO42-浓度除冬季外也符合这一特征, NH4+浓度夏秋季表现为草坪>门口>鹫峰>奥体。水溶性酸性无机离子的整体浓度水平夏季最低,其余季节各离子的变化特征不同。冬季NH4+, N03-, SO42浓度呈现夜间高于白天的特点,NO3-和SO42-在春、夏、秋季都表现出白天大于夜间。移动源为水溶性酸性无机离子的主要污染源。总体而言,树冠层对PM2.5及水溶性酸性离子在垂直向下的沉降起促进作用,且鹫峰植被类型对沉降的促进作用大于奥体植被类型。夏季沉降速率最大,白天的沉降速率大于夜间。但树冠层对有机酸组分垂直向下的沉降起负作用。气象条件是影响污染物水平扩散传输与垂直沉降的重要因素。温度配合光照会对大气的二次光化学反应造成影响,从而影响污染物的浓度;一定范围内较高的相对湿度有利于增大颗粒物的重量,从而使其加速沉降过程,而一定范围内,较大的风速不仅能够促进污染物水平方向上的扩散,更会加速垂直方向上的沉降。
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