上海水溶性小分子量有机酸粒径分布的季节特征

来源 :第20届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2014年学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hms0741
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  有机物是大气颗粒物的主要组成部分之一,然而由于有机气溶胶具有种类多、不确定性大的特点,对于有机气溶胶全面的解析十分困难.水溶性小分子量有机酸(如甲酸、乙酸、C2-C5双羧酸等)虽然在质量分数上仅占颗粒物总质量的很小一部分,但是由于其存在能改变大气颗粒物的吸湿性,进而影响大气的辐射性质和能量平衡,且其定性与定量较为便捷,使得水溶性小分子量有机酸具有很大的研究意义.大气颗粒物的质量和化学组分的粒径分布是反应其来源与生成转换机理的重要信息.根据其特征的粒径区间,大气颗粒物又可被分为核模、积聚模和粗模态,积聚模又可分为沉积模与液滴模两个子模态.各化学组分在不同模态中的质量浓度分数可以反应不同来源的贡献率的大小.因而,相比较于PM2.5、PM10等总量的组分分析,粒径分级的研究更能体现不同来源和生成机制的相对贡献大小.而离子色谱法具有样品前处理简单、检测便捷、快速等优势,大部分对于模态特征的研究主要针对大气颗粒物中的水溶性无机离子,对于水溶性有机酸的模态分布则是鲜有报道.随着离子色谱法的分离与检测技术的发展,现已可以实现除主要无机离子外部分小分子量有机酸的浓度测量.本实验分析了上海地区从2013年7月至2014年5月的大气颗粒物的MOUDI分级膜采样样品,用离子色谱法测定水溶性无机离子及草酸、甲酸、乙酸、甲磺酸、丙酮酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸的粒径分布和季节性特征.甲酸、乙酸、甲磺酸、苹果酸四季的质量浓有冬季>春季>秋季>夏季的顺序;丙酮酸在春季的质量浓度最高.草酸、丙二酸、丁二酸三种双羧酸在秋季的质量浓度大于春夏两季.双羧酸有VOC氧化、生物质燃烧、交通源排放等来源,钾离子在秋季较大的质量分数说明秋季较高的双羧酸质量浓度可能和生物质的排放有关.各有机酸的粒径分布结果表明,所测得的几种主要的有机酸均集中分布在液滴模中,说明液相反应对于有机酸的生成与转化的重要性.草酸、甲酸、甲磺酸、丙酮酸这四种有机酸占PM1.8的平均质量分数分别为3.8‰、1.5‰、1.0‰、2.5‰,且这四种有机酸可以测得较完整的粒径分布.草酸是最重要的有机酸之一,粗模态和沉积模的草酸的季节浓度变化均不明显,主要季节性差异体现在液滴膜中,分布规律与硫酸根一致.在夏、秋、冬三季草酸均是浓度最高的有机酸.而在春季丙酮酸的浓度则略高于草酸,并有34%的质量浓度分布于粗模态.春季较多的VOC的排放和气态丙酮酸在大颗粒物上的冷凝可能是高浓度的丙酮酸的重要来源.MSA是来源于海洋的DMS经过气相或液相反应的产物.这两种反应机制对于MSA的生成均有贡献,其中液相反应作为主要的生成机制.在夏季,草酸、甲酸、甲磺酸、丙酮酸在沉积模中的相对浓度均大于其它三季,可能原因为2013年夏季的高温不利于液相反应的进行,导致通过气相反应生成的有机酸相对质量分数增加.
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