基于外场观测的大气二次有机气溶胶研究

二次有机气溶胶（SOA）是指挥发性有机物在大气中发生光化学氧化进入到颗粒相的产物,由于其具有强烈的环境效应、气候效应和人体健康效应,因此成为大气化学研究的热点. 然而由于SOA的复杂性和测量技术的限制,目前对SOA的研究还非常有限. 总体来说,对SOA的研究手段主要有三种方法：实验室模拟、模式模拟和基于外场观测的SOA研究. 由于SOA的研究非常广泛,本文仅综述了基于外场观测的SOA组成、来源和生成机制的研究,重点在于SOA组分的测量和总量的估算. 基于外场观测的SOA研究是随着技术的发展而发展的,早期的研究仅仅能对SOA的少数物种进行测量,主要是一些有机酸和多羟基化合物;也有利用一些假设对SOA进行粗略的估算,如受体模型法、非生物质燃烧水溶性有机物法;随着SOA实验室模拟研究和示踪物测量技术的发展,二次有机示踪物法真正做到了对特定前体物VOC生成SOA的估算;随着在线测量技术的提高,EC示踪/CO示踪和OC/EC比值法和基于气溶胶质谱（AMS）-正交矩阵模型（PMF）的方法被广泛应用于SOA的估算. 尤其是AMS-PMF联用方法的出现为SOA来源和生成机制的研究开拓了新的方向. 对AMS技术和示踪物技术的进一步联合和开发有望成为未来SOA研究重要的方向.     

大气汽溶胶微粒子光学特性的研究

根据Mie微粒子光散射理论计算了汽溶胶大气模型的光学特性,得到了汽溶胶的散射截面、吸收截面和消光截面以及红外波段散射强度分布,同时计算了汽溶胶大气的发射率光谱,为研究大气红外传输提供了计算方法。     

采暖期北京大气气溶胶中有机酸的测定

随着工业和交通运输业的迅速发展,空气污染日趋严重,其中城市大气气溶胶污染尤为突出.大气气溶胶是由分散在大气中的液态或固态颗粒形成的一种大气物质,气溶胶粒子的状态、大小、组成及运动方式等对人体健康,对空气质量、大气能见度、云和降水等均有重要影响[1].     

大气气溶胶吸湿性及其对环境的影响

吸湿性是气溶胶重要的物理化学特性,不仅会影响气溶胶的生命周期和大气行为,还会对大气环境、气候和人体健康产生重要影响。本文简要介绍了气溶胶吸湿参数和热力学模型,对粒径、化学组分以及多组分共存等因素对气溶胶吸湿性的影响进行分析,进一步总结了城市、农村森林和海洋极地等不同区域气溶胶吸湿观测结果。吸湿增长因子g(RH)、散射吸湿增长因子f(RH)和吸湿性参数κ等常用吸湿参数可以衡量气溶胶的吸湿能力;Zdanovskii-Stokes-Robinson(ZSR)混合定律和各种热力学模型能预测不同化学成分气溶胶的吸湿能力,是研究多组分混合气溶胶和气相平衡的重要工具。粒径、化学组分和混合状态影响气溶胶的吸湿性,如气溶胶g(RH)、潮解点或风化点的改变。由于排放源和环境条件的不同,城市、农村、森林、海洋、极地地区气溶胶粒径分布、化学组分和混合状态具有差异,气溶胶吸湿性不同。气溶胶吸湿性直接影响气溶胶含水量和相态,改变气溶胶的大气化学过程、老化过程和大气寿命,还影响环境能见度、辐射效应和在人体内的沉积位置和毒性。通过总结吸湿参数、理论模型、实验室研究、外场观测和环境影响等多方面的最新研究成果,以期为未来的吸湿研究提供参考和借鉴。     

泰山顶大气气溶胶中金属元素的特征分析

采用Andersen分级撞击式采样器对泰山日观峰进行了大气气溶胶分级采样,并利用ICP-MS对其中典型金属元素浓度进行了分析.结果表明:Mg、Al、Fe、Ca、Mn、Ba在4.7～5.8 μm的粒径范围出现浓度峰值,Co、Ni、Mo、Na、Cu在4.7～5.8 μm和0.43～0.65μm的粒径范围出现双峰,Zn、Pb、Tl在4.7～5.8μm和0.43～1.1μm的粒径范围出现双峰.来自北方的干燥气团易造成Mg、Al、Mn、Fe等地壳元素浓度的升高,而来自南方的气团易造成Zn、Pb等污染元素浓度的升高.     

大气气溶胶中有机碳和元素碳监测方法的进展

本文主要介绍和评述了近10年来大气气溶胶中的有机碳和元素碳的采样和分析技术的进展,引用参考文献41篇。     

南京夏季大气有机气溶胶老化过程在线观测研究

大气有机气溶胶(OA)老化过程的在线观测是气溶胶化学研究领域的难点之一.本研究应用颗粒物化学组分监测仪(ACSM)对南京夏季城区大气非难熔性亚微米细颗粒物(NR-PM1)组分进行在线连续观测,并利用ACSM观测出的特征碎片离子,即f44(m/z 44与总OA的质谱信号之比)与f57(m/z 57与总OA的质谱信号之比)间的函数关系(f44 vs f57)及变化规律来动态估计大气中烃类有机气溶胶(HOA)的老化过程.结果表明:观测期间NR-PM1平均质量浓度为19.87±8.46μg m-3,其中OA占比最大(51.8%),且OA中氧化态有机气溶胶(OOA)的贡献较大(72%±0.14%).OOA,Ox(Ox=O3+NO2)的质量浓度与OOA/ΔCO(ΔCO是去除CO背景值后的质量浓度)呈相似的日变化规律,表明OOA的生成过程主要受大气光化学活性的影响.在f44 vs f57中,OOA/ΔCO和Ox质量浓度随f44的增大而逐渐增大,而HOA/ΔCO和HOA/OA的大小随f44的增大逐渐减小.这些特征反映出HOA通过光化学反应作用逐渐向OOA转化的过程.此外,利用f57的变化规律估算大气中HOA所需的老化时间约为5~10 h.本文为外场观测中动态长期地研究大气气溶胶的老化进程及其寿命提供一种新思路和方法.     

大气气溶胶中多环芳烃的特征光谱检测技术研究

采用紫外-可见分光光度法、傅立叶红外光谱法和恒能量同步荧光分析法进行实验室模拟测试,检测蒽、苯并[a]芘、荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[ghi]苝5种多环芳烃(PAHs),对比分析了各检测技术的灵敏度、精密度、检出限、线性范围、混合组分图谱分离度等指标。结果表明,恒能量同步荧光法的选择性最好,灵敏度(0.046 0~1.360 5Io.ng-1)和精密度(平均空白的RSD为4.1%)均最高,检出限(0.038~0.427μg.L-1)最低,线性范围较宽(0.126~7 157μg.L-1),是3种光谱分析法中最适合无分离在线检测气溶胶中多组分PAHs的方法。将该方法应用于实际大气环境气溶胶样品中各PAHs成分的定性鉴别和定量检测,5种PAHs均被检出,各物质的特征峰分离效果好,峰形明显,能满足实际测量的分析要求。     

杭州市冬季大气气溶胶PM2.5中二恶英和多氯联苯的污染特征

2014年1月在杭州市选择5个点位采集大气颗粒物PM_2.5样品,采用同位素稀释高分辨气相色谱/高分辨质谱测定PM_2.5中的二恶英（PCDD/Fs）和多氯联苯（PCBs）,对PM_2.5的污染状况以及PM_2.5中PCDD/Fs和PCBs的污染水平及分布特征进行了研究。PM_2.5的质量浓度范围为85~168 μg/m³,PM_2.5污染较重,但与2004年同期相比明显降低。PM_2.5中PCDD/Fs的毒性当量（TEQ）为0.277~0.488 pg I-TEQ/m³,明显高于2004年同期采集样品。颗粒物中PCDD/Fs以八氯代二苯并-对-二恶英（OCDD）为主,毒性当量主要贡献者为2,3,4,7,8-五氯代二苯并呋喃（2,3,4,7,8-PeCDF）。PM_2.5中PCBs的质量浓度范围为2.9~8.1 pg/m³,二恶英类多氯联苯（DL-PCBs）的毒性当量范围为2.6~6.1 fg WHO-TEQ/m³,污染较低。PCBs在颗粒物中分布以PCB-28为主,但对毒性当量贡献最大的为PCB-126。PCDD/Fs和PCBs的气-固分配特征表现为PCDD/Fs主要分布于颗粒物中,而PCBs主要分布于气相中。     

大气气溶胶中溴、碘总量及其形态的提取和测定

比较了超声纯水提取不同时间和多种密封提取条件下大气气溶胶样品滤膜中溴、碘形态稳定性和提取率。结果表明:密封提取方法的提取率高于超声提取方法,但有可能破坏了某种未知的有机碘形态;在长时间纯水超声条件下,醋酸纤维(CF)空白滤膜加标回收中I-形态不稳定。因此,纯水超声提取5 min为最佳提取条件。对比醋酸纤维(CF)和玻璃纤维(GF)空白滤膜加标回收实验发现,各种提取条件下GF材质对样品中溴、碘形态稳定性的干扰比CF材质小。在优化大气气溶胶溴、碘形态提取方法的基础上,建立了HPLC-ICP-MS测定大气气溶胶中BrO3-、Br-、IO3-和I-的方法,并对合肥地区气溶胶样品中溴、碘总量及形态进行测定。合肥地区气溶胶中溴和碘总量浓度分别为883和231 pmol/m3。其中,Br-占总溴的69%,BrO3-未检出;70%的碘为未知形态,包括可溶性有机碘和不可溶性碘。     

角散射法遥感气溶胶折射率的理论分析

本文引进了体积散射函数对于折射率实部和虚部的敏感性函数,指出了体积散射函数对实部和虚部比较敏感的两个散射角区域,分析了角散射通道的相关性,根据敏感性和相关性的分析,选取比较合理的通道用于数值试验,取得了比较理想的反演结果。     

大气气溶胶硝酸盐氧同位素异常值测定方法

改造了稳定同位素比质谱仪的外设设备,优化了细菌反硝化方法,并对金管高温热分解温度进行了讨论,建立了一种高灵敏度、高精度的适用于大气气溶胶硝酸盐氧同位素异常值(△17O-NO-3)快速测定的方法.本方法前处理步骤耗时约4 h,测定时间仅需15 min,所需样品含氮量检出限0.4μg N(△17O测定精确度达到0.6‰),...     

紫外光与大气气溶胶典型氧化物对COS氧化反应性能研究

在怀特池中用原位FTIR考察了COS在紫外光辐照下的氧化反应以及大气气溶胶典型氧化物SiO₂, Al₂O₃和Fe₂O₃对反应的影响, 并使用GC-MS和XPS等技术确证了反应的气相和固相产物组成. 结果表明, 紫外光照下COS + O₂体系的光氧化反应产物为SO₂和CO₂, 其中SO₂可进一步氧化形成SO₄^2-; COS的紫外光氧化反应遵循一级反应动力学规律, 表观速率常数约为9.30×10^-4 s^-1; 大气气溶胶典型氧化物SiO₂和Al₂O₃对光氧化反应有明显促进作用, Fe₂O₃则对反应进程无明显影响, 不同氧化物存在条件下反应速率顺序为: UV + SiO₂ > UV + Al₂O₃ > UV, UV + Fe₂O₃; 氧化物对COS光氧化反应的这种促进作用, 有助于认识大气气溶胶对大气中COS光氧化反应的贡献.     

遥感大气湿度1.35厘米微波辐射计

本文论述了遥感大气湿度1.35厘米波段地面微波辐射计的设计方案,介绍了在测量精度和稳定性上能满足使用要求的实际仪器,最后给出了和探空仪资料对比的观测结果。     

交通路口大气气溶胶的污染状况以及多环芳烃的污染特征研究

研究了城市交通路口大气气溶胶污染状况及气溶胶中多环芳烃(PAHs)的污染特征.在福州市主要交通路口之一的五四路和二环路的交叉路口采集大气中PM2.5、PM5、PM10、PM2.5~5.0、PM5~10、PM10~100及TSP.将优化的高效液相色谱编程荧光法用于各切割粒径气溶胶样品中的12种多环芳烃分析.研究结果表明:交通路口颗粒物中的飘尘(PM10)占总悬浮颗粒物(TSP)的70%;PM5占飘尘(PM10)的70%;而细粒子PM2.5占PM5的73%.交通源所产生的PAHs主要存在于细粒子PM2.5中,通过特征标志的多环芳烃的比值识别,交通路口大气颗粒物中的多环芳烃主要来源于机动车尾气排放.     

中国内陆大气颗粒物的搬运、沉积及反映的气候变化——Ⅰ.现代大气气溶胶

分析了中国内陆3个地点尘暴和非尘暴期间大气颗粒物中17种微量元素的浓度-粒度分布。表明这些地点的大气颗粒物主要由矿物气溶胶(即粉尘)组成。对黄土高原上空非尘暴大气微量元素的统计分析,导出粗粒子主要有两种来源——土壤粉尘和被污染的粉尘,细粒子的两种来源是土壤粉尘和人为污染物。在年尺度上,粉尘对黄土高原的大气干输入主要取决于非尘暴过程。利用清除系数估算的粉尘湿沉积通量只占总沉积的4％—11％。     

大气气溶胶中锂的化学分离与同位素比的质谱检测

通过大量条件实验,确定离子交换法分离Li+、Na+的最佳淋洗条件柱填料为Dowex-50w×8阳离子树脂,柱高为12 cm,淋洗液为0.8 mol/mL HCl-50%CH3OH,淋洗速度约为0.48 mL/min.采用离子交换法分离大气气溶胶中Li与其它元素,采用Li3PO3为样品涂样形式的热电离质谱法测量了大气气溶胶中Li的同位素比值.化学分离过程中Li的回收率大于95%,大气气溶胶中稳定Li同位素6Li/7Li比值为0.08206.     

用于大气化学反应和二次有机气溶胶研究的实验室烟雾箱系统的搭建、测试与初步实验

为了从本质上认识和了解大气氧化反应进程以及二次有机气溶胶的形成机制,设计并搭建了一套实验室模拟烟雾箱系统．将质子转移反应质谱、同步辐射光电离质谱及气溶胶激光飞行时间质谱等特色质谱检测系统与烟雾箱结合,用于大气氧化反应气相和粒子相产物的定量与定性分析．通过一系列表征实验获得了该系统的基本参数,如烟雾箱内温度和光强特征,气体化合物和颗粒物的壁损耗速率,零空气的背景反应性及实验结果的可重复性．臭氧氧化α-蒎烯定量化实验和OH启动异戊二烯光氧化反应的定性检测结果进一步表明了该系统能够满足大气化学反应过程中气相和粒子相化学成分的定性分析及二次有机气溶胶的定量化研究的需要.