山東地區(qū)灰霾期間硝酸鹽生成機制研究.pdf

1、氣溶膠污染是我國目前面臨的重大環(huán)境問題，已經(jīng)對廣大居民的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了一系列的重大影響。硝酸鹽是氣溶膠的重要組成成分，它的大量生成是導致嚴重灰霾的重要原因之一。為全面了解山東地區(qū)灰霾期間硝酸鹽氣溶膠的污染狀況，使用在線氣體組分及氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)(MARGA)等儀器在山東典型城市（濟南）和城市下風向的農(nóng)村（德州禹城）地區(qū)進行了大氣觀測實驗。山東地區(qū)長期受到硝酸鹽氣溶膠污染的影響。濟南春季、秋季、冬季以及禹城夏季期間，PM2.5中NO3-的

2、質(zhì)量濃度超過20μg/m3的時間分別占49.3％、37.6％、49.9％和40.4％，超過30μg/m3的時間分別占29.0％、27.0％、34.3％和25.9％，并且頻繁出現(xiàn)NO3-質(zhì)量濃度峰值超過60μg/m3的嚴重污染事件。值得關(guān)注的是，濟南和禹城實驗期間所測得的NO3-與SO42-的質(zhì)量濃度比明顯高于近十年華北城市和農(nóng)村地區(qū)的比值，硝酸鹽氣溶膠污染已經(jīng)變得日益突出。而春季和秋季期間NO3-/SO42-值分別高達1.20和1.21

3、，明顯高于冬季的1.05和夏季的0.78?；姻财陂g豐富的NH3可以中和絕大多數(shù)的HNO3，生成的硝酸鹽主要以硝酸銨形式存在。而在沙塵和清潔天氣中，NH3不能完全中和HNO3，一部分硝酸鹽以硝酸鈣和硝酸鎂等形式存在。春季、秋季和冬季期間，硝酸銨主要以顆粒態(tài)形式存在。夏季的中午和下午，硝酸銨主要以固態(tài)形式存在于懸浮顆粒中;而在夜間和上午，硝酸銨主要以離子形式存在于氣溶膠及小液滴的液相環(huán)境中。
　　本文對硝酸鹽氣溶膠污染事件進行了詳細的

4、分析，研究了氣態(tài)氨在硝酸鹽生成過程中的作用。結(jié)果表明，氣態(tài)氨促進硝酸鹽氣溶膠生成在山東地區(qū)春季、夏季、秋季和冬季都是一種普遍存在的大氣化學現(xiàn)象。大氣環(huán)境中豐富的氣態(tài)氨不僅可以促使硝酸鹽大量并快速地生成，進而致使PM2.5的質(zhì)量濃度出現(xiàn)明顯的增長，最終導致灰霾的形成;還會引起NH4+對NO3-和S O42-的摩爾中和比出現(xiàn)明顯的升高?？紤]到氣態(tài)氨在促進硝酸鹽生成過程中的重要作用，控制農(nóng)業(yè)和城市地區(qū)氣態(tài)氨的排放將對減輕硝酸鹽氣溶膠污染具有重

5、要的意義。利用實地觀測及化學穩(wěn)態(tài)模型相結(jié)合的方法，研究了夏季光化學污染對城市下風向的農(nóng)村地區(qū)夜間硝酸鹽生成的影響。結(jié)果表明，N2O5在潮濕氣溶膠表面發(fā)生的非均相水解反應(yīng)不僅會導致PM2.5中硝酸鹽的快速生成，還會導致NH4+對NO3-和SO42-的摩爾中和比出現(xiàn)明顯的下降。這種硝酸鹽生成途徑在夏季的夜間是普遍存在的，并且會明顯受到光化學反應(yīng)產(chǎn)物臭氧的促進作用?？紤]到臭氧在硝酸鹽生成過程中的重要作用，控制NOx和VOCs等臭氧前體物的排放