大气细颗粒物的氧化潜能特性及其源解析研究

The oxidative potential (the ability to generate reactive oxygen species directly/indirectly, referring as OP) is a more relevant measurement in evaluating the toxicological properties of ambient PM2.5, as well as linking its chemical component with PM-induced health affect. However, the relationship between the chemical composition and the OP of PM2.5 is not clear yet, mostly due to the lack of comprehensive field campaign on monitoring the OP of ambient aerosol. Meanwhile, few studies have been carried out to investigate the source apportionment on the OP of ambient PM2.5. This study will deploy the online monitors of PM2.5 chemical compositions and its oxidative potential in order to evaluate their associations. Moreover, source apportionment of PM2.5's OP will be performed by using Positive Matrix Factorization (PMF) in order to illustrate the sources and their impact on the OP. Results from this study will provide significant insight and applicable technologies on revealing the linkage between chemical component and the oxidative potential of ambient PM2.5.

大气细颗粒物的氧化潜能（即颗粒物直接/间接产生活性氧物质的能力）可以准确的表征大气细颗粒物的潜在毒理特征，揭示其化学组分与健康效应的内在联系。然而，当前研究尚无法准确评价颗粒物化学组分与氧化潜能之间的具体联系，系统的颗粒物氧化潜能外场观测研究是目前国际科学界亟待解决的问题。同时，有关大气细颗粒物氧化潜能的源解析研究目前在大气化学研究领域仍几近空白。本研究拟在大气复合污染同步观测的基础上，结合大气细颗粒物化学组分及其氧化潜能特性的在线监测技术，探究大气细颗粒物氧化潜能的变化特性及其与颗粒物化学组分之间的联系。在此基础上，通过正矩阵因子分解法对细颗粒物的氧化潜能进行源解析，并建立颗粒物不同来源对其氧化潜能特性的潜在影响。本研究对探究我国大气细颗粒物的氧化潜能特性和揭示PM2.5的健康影响具有重要的科学意义和应用价值，将为认识颗粒物氧化潜能与化学组分之间的联系提供科学基础。

本项目旨在确定不同季节大气细颗粒物氧化潜能的变化特征，研究细颗粒物的化学组分与其氧化潜能的内在联系及相关性，并利用受体模型对大气细颗粒物的氧化潜能进行源解析分析。本项目已按计划基本完成全部研究目标，具体包括：1）通过在北京地区开展大气细颗粒物化学组分及氧化潜能的长期外场观测，发现北京地区大气细颗粒物的氧化潜能呈现一定的季节差异，按单位体积空气折算的细颗粒物氧化潜能水平中，春季处于四个季节中最低水平，夏季与秋季平均水平接近，而冬季中大气细颗粒物氧化潜能明显升高。单位颗粒物质量折算的氧化潜能水平在不用季节中处于相对稳定水平，未发现显著的季节差异。2）细颗粒物的氧化潜能水平与其化学组分存在关联，其中有机碳（OC）和元素碳（EC）与氧化潜能水平的相关系数较高。而对于元素组分，大部分元素与氧化潜能线性相关系数较低，在所测量的34种元素组分中，Fe、Zn、Cr、Mn、Cu五种元素与氧化潜能的线性相关系数较高（R>0.6）。3）通过主成分分析法分析，识别了机动车排放和扬尘等两个细颗粒物氧化潜能的潜在来源；通过正矩阵因子分解法分析，识别了机动车排放、燃煤和扬尘三个细颗粒物氧化潜能的潜在来源。其中，机动车排放对北京地区细颗粒物氧化潜能的相对贡献最高，贡献率为54%。燃煤和扬尘则分别贡献了28%和18%。