城市灰霾期間氣溶膠光化學特性研究進展

李新妹

摘要：近幾年來，我國河北、北京、天津、濟南、陜西等地都出現(xiàn)過大范圍的灰霾天氣。通過對出現(xiàn)城市灰霾期間大氣顆粒物中無機物、有機物的污染特征以及粒徑分布特征進行綜合分析發(fā)現(xiàn)：（1）灰霾期間PM2.5污染嚴重；（2）多環(huán)芳烴主要集中于細模態(tài)中，存在晝夜和季節(jié)差異；（3）無機元素污染水平存在季節(jié)差異；（4）水溶性離子比非灰霾天氣時濃度高，秋冬季污染高于春夏季。

關(guān)鍵詞：氣溶膠；灰霾；光化學特性

目前，我國灰霾發(fā)生形勢相當嚴峻，許多城市都有灰霾現(xiàn)象發(fā)生。霾是大量極細微的干性塵埃、煙粒、鹽粒等均勻地懸浮在空氣中，使水平能見度<10 km、空氣普遍出現(xiàn)渾濁的天氣現(xiàn)象[1]。發(fā)生霾時相對濕度不大，一般相對濕度<80%；霾的厚度比較厚，可達1～3 km左右，日變化不明顯；灰霾發(fā)生時與晴空區(qū)之間沒有明顯的邊界，粒子分布比較均勻；而且灰霾粒子尺度比較小（0.003～10μm），平均直徑大約在0.3～1μm左右。大量細顆粒物和氣體污染物通過太陽光的吸收、散射或反射，降低大氣能見度，影響城市空氣質(zhì)量，導致太陽輻射強度減弱與日照時數(shù)的減少，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，還能進入人體，引發(fā)呼吸道疾病，進而對人體健康造成危害。因此，灰霾期間氣溶膠粒子化學特性的研究也越來越受到關(guān)注。

1 灰霾期間PM2.5污染特性

譚吉華等[3]分析廣州灰霾期PM10中的碳元素。結(jié)果顯示，灰霾期PM10污染嚴重，最高質(zhì)量濃度為472.6μg/m3；二次有機碳污染嚴重，并隨著灰霾污染的持續(xù)，二次有機碳占總有機碳比例增加，灰霾期最高可達到近70%。陳曉秋等[4]研究表明福州霾期間PM2.5的濃度水平明顯高于非霾日。春季霾日PM2.5最高平均濃度達到53.9μg/m3，為非霾日的1.48倍；冬季PM2.5霾日的最高平均濃度為：68.87μg/m3，為非霾日1.49倍。

2 多環(huán)芳烴（PAHs）變化特征

大氣中的PAHs多來源于礦物燃料（煤和石油等），木材、塑料等不完全燃燒、汽車尾氣排放或大氣光化學反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染物，主要集中于積聚模態(tài)。灰霾與非灰霾期間、不同季節(jié)灰霾期間以及灰霾期間晝夜不同，PAHs的分布特征也存在差異。謝鳴捷等[5]測得南京市秸稈焚燒季節(jié)灰霾期PAHs的總質(zhì)量濃度為18.6ng·m-3，非灰霾期間為14.6ng·m-3。沈振興等[6]研究得出西安冬季PM10中主要是以4環(huán)和5環(huán)的PAHs存在，白天與晚上總的PAHs平均質(zhì)量濃度分別高達312.0ng·m-3和346.0ng·m-3。

3 灰霾期間氣溶膠粒子中水溶性離子特征

水溶性無機離子是氣溶膠的重要組成部分，影響能見度、輻射強迫、輻射平衡以及酸雨形成等環(huán)境問題。氣溶膠中可溶性離子濃度大小在很大程度上決定了氣溶膠的酸堿度以及半揮發(fā)性化合物（如NH3、HNO3等）在氣態(tài)和顆粒態(tài)的分布形式。在鄉(xiāng)村大陸地區(qū)，氣溶膠中的水溶性組分隨粒徑減小而增加，在0.1～0.3μm的范圍內(nèi)可達80%。關(guān)于大氣顆粒物中水溶性離子的研究較多，主要涉及到化學組分、濃度水平、分布特征、粒徑分布、季節(jié)變化特征及來源分析等。通過研究發(fā)現(xiàn)，灰霾期間大氣顆粒物中水溶性離子濃度明顯比正常天氣高。Tan等[7]指出廣州冬季灰霾天氣SO42-、NO3-、NH4+的質(zhì)量濃度分別達到26.3、23.0和12.5 μg/m3，分別是正常天氣的4.0、7.4和3.5倍。雖然各季節(jié)灰霾期間PM2.5質(zhì)量濃度均高于正常天氣，但水溶性離子的季節(jié)差異明顯，秋冬季污染高于春夏季污染。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)大氣氣溶膠的研究尤其是灰霾期間氣溶膠粒子的化學特性已取得很多成果，包括有機物和無機物組成，粒徑分布，污染特征等。但是，關(guān)于可吸入有毒物質(zhì)的組成以及對人體健康影響的機理了解仍不充分，有待深入研究。另外，由于霧霾的形成與消散對于生態(tài)的平衡和人類的健康等密切相關(guān)，而灰霾期間氣溶膠粒子特性研究有待深入。

參考文獻：

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[3] 譚吉華，趙金平，段菁春，等.廣州典型灰霾期有機碳和元素碳的污染特征[J].環(huán)境污染與防治，2009，31（3）：105-108.

[4] 陳曉秋，俞是聃，傅彥斌.福州市春、冬季霾日與非霾日PM2.5碳氣溶膠污染水平與特征[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2008，24（6）：68-72.

[5] 謝鳴捷，王格慧，胡淑圓，等.南京夏秋季大氣顆粒物和PAHs組成的粒徑分布特征[J].中國環(huán)境學，2008，28（10）：867-871.[11] 段菁春，譚吉華，盛國英，等.廣州灰霾期間顆粒態(tài)PAHs的污染特征及來源[J].環(huán)境科學，2009，30（6）：1574-1579.

[6] 沈振興，周娟，曹軍驥.西安冬季可吸入顆粒物中多環(huán)芳烴的組成及風險評價[J].西安交通大學學報，2009，43（11）：114-120.

[7] Tan J H，Duan J C，Chen D H，et al.Chemical characteris-tics of haze during summer and winter in Guangzhou[J].Atmospheric Research，2009，94（2）：238-245.endprint