论文部分内容阅读
五氧化二氮(N2O5)参与夜间边界层多个大气化学过程,因而受到广泛关注.以往研究表明,N2O5 可在气溶胶表面发生非均相水解生成硝酸盐等,其摄取系数随气溶胶化学组成、温度、湿度等因素而改变,其中硫酸盐、海盐气溶胶和矿物尘表面的摄取系数较高,高湿、低温条件下摄取系数较大.此外,N2O5 在含氯气溶胶表面可反应生成硝酰氯(ClNO2),通常ClNO2 产率随气溶胶中溶解性氯离子含量的升高而增大,而生成的ClNO2 在次日上午光解产生高活性的氯原子,氯原子可进一步参与光化学反应生成O3.华北地区工业密集,NOx 排放强度高,光化学与颗粒物污染严重,然而因缺少N2O5 与ClNO2 的实测数据,华北城市大气中N2O5 与ClNO2 的化学行为及其在大气化学过程中的作用尚不清楚.为理解华北城市大气中N2O5 与ClNO2 的浓度水平、源与汇及生成转化,我们选择山东省省会济南市,于2014 年8 月31 日-9 月21 日在位于市区的山东大学大气环境观测站开展观测实验,使用化学离子化质谱仪(CIMS)实时测量N2O5 和ClNO2,同时对其它痕量气体污染物(NO,NO2、O3、SO2、CO)和气象参数等进行在线测量,此外还采集PM2.5 样品分析其中的无机水溶性离子(Cl-,NO3-,NH4+,SO42-等)的含量.实验结果显示,近地面N2O5 浓度很低,夜间平均浓度仅为22 pptv,但非均相产物ClNO2浓度相对较高,夜间平均浓度为131 pptv.与其它地区相比,济南市区虽然存在高浓度的前体物NO2 和O3,但夜间的N2O5 并未积累到较高浓度,主要是由于N2O5 损耗速率很快.N2O5和ClNO2 均呈现夜间高、白天低的昼夜变化特征,N2O5 在日落前开始生成并在晚上20：00左右达到峰值,而寿命较长的ClNO2 的浓度峰则跨越整个夜间.污染个例分析表明,晚上N2O5 浓度峰与燃煤电厂烟羽及白天生成后残留的的高浓度臭氧有关.气溶胶表面非均相反应是N2O5 最主要的损耗途径；当同时考虑气溶胶表面和城市地面上的非均相反应时,计算得到的总的N2O5 摄取系数为0.028-0.041,且随湿度升高而升高、随温度升高而降低.夜间ClNO2 的快速生成与气溶胶表面N2O5 的快速非均相反应有关,然而,实际观测获得的ClNO2产率显著低于广泛应用的参数化公式计算得到的ClNO2 产率,这可能是因为实际大气气溶胶中的氯离子并未完全溶解,导致了ClNO2 产率显著下降.