长三角地区大气有机气溶胶的来源、形成机制及其对雾霾的影响

Organic aerosol has great impacts on human health, environment, and climatic change. It’s necessary to study sources and formation mechanisms of organic aerosol, especially to study quantitatively the contributions of natural sources and various anthropogenic sources, for air pollution control. In this study PM2.5 samples will be collected for two years in three typical sites in Yangze River Delta, Shanghai, Hangzhou, and Huaniao Isle, a rural site in East China Sea. The major inorganic and organic components of PM2.5 will be determined to clarify the characteristics of the aerosol the three sites, with special attention to organic carbon (OC), elemental carbon (EC), organic tracers, and carbon-14 in PM2.5. The sources of organic aerosol will be studied quantitatively based on the concentrations of OC, organic tracers, and carbon-14. Finally, the contributions of organic aerosol and inorganic components including sulfate, nitrate, EC, dust, and sea salt to the total aerosol extinction will be estimated based on the concentrations of those chemical components and their optical properties. This work will be useful for evaluating the health and environmental effects of aerosol and controlling air pollution.

有机气溶胶对人类健康、环境及气候变化等造成严重影响，研究有机气溶胶的来源及形成机制，尤其是定量研究自然排放源与各种人为排放源，对有机气溶胶的相对贡献，是治理大气颗粒物污染的关键。本研究拟在已设置在长三角地区的典型城市上海、杭州以及东海花鸟岛的大气观测站，采集不同季节及雾霾期间的细颗粒物PM2.5样品，分析其中的主要无机与有机化学组分，重点分析有机碳（OC）、元素碳（EC）、糖类（糖醇类）化合物和藿烷等具有示踪特征的有机化合物、以及放射性(14C)碳同位素，从而揭示长三角地区有机气溶胶的污染特征，定量表征各种来源的相对贡献比例，并结合PM2.5中有机气溶胶和其他组分硫酸盐、硝酸盐、黑碳等和各自的消光特性，定量估算有机气溶胶和其他组分对气溶胶光学性质即大气能见度的影响。为评估气溶胶的健康、环境效应以及当前急需制定的治霾措施提供理论依据。

PM2.5 引起的雾霾已成为我国严峻的环境问题之一，有机颗粒是PM2.5的重要组分，需对其进行研究。本研究基于长三角典型城市/站点的PM2.5观测及化学分析，研究PM2.5中含碳化合物的特征及颗粒物来源；选取重度霾过程，探讨PM2.5污染的特征及来源；分析颗粒物的消光特性，探讨各组分对能见度下降的贡献。主要结论为：1）上海、杭州、舟山等地的PM2.5中有机物的占比为21.1%-27.8%，OC/EC值均>2.0，二次有机碳（SOC）贡献明显。上海PM2.5中SOC/OC为~48%，秋季最高，受长三角生物质燃烧影响，霾时一次有机碳和EC受北方冬季燃煤排放传输影响。2）2013-2014年上海PM2.5中糖类化合物的平均浓度为383.8ng/m3，以左旋葡聚糖占比最高（47%）；左旋葡聚糖和甘露糖之和呈冬（495.4ng/m3）>秋（186.9ng/m3）>春（79.4ng/m3）>夏（56.1ng/m3），秋冬季PM2.5受生物质燃烧的影响大；左旋葡聚糖估算结果表明生物质燃烧对秋冬季OC和PM2.5的贡献为4.5%和23.4%。3）舟山冬季PM2.5中PAHs均值20.0ng/m3，低于杭州（30.2 ng/m3）；舟山PAHs中5-6-ring和2-3-ring含量高，受机动车和自然矿物排放的影响，而杭州、上海受机动车排放影响大；舟山n-Alkances均值为53.0ng/m3，低于杭州（306.1ng/m3），舟山的CPI值为1.2，表明n-Alkances主要来自人为排放。4）上海PM2.5主要来自船舶、燃煤、矿物源、机动车尾气、海盐、二次颗粒及生物质燃烧等7类源，分别贡献6.8、15.4、10.3、1.9、10.0、30.2和25.3%；杭州PM2.5来自二次颗粒、机动车尾气尘、城市扬尘和燃煤尘，分别贡献47.1、18.2、14.1和10.7%。5）2013年上海严重霾时，二次颗粒及有机物对污染的贡献最大，主要来自燃烧源的糖类明显升高，表明生物质燃烧对霾的贡献显著。6）多元回归方程显示PM1的光散射效率最高，PM2.5-10最低；杭州PM2.5的主要光衰减组分为有机颗粒（42%）、硫酸盐（23%）、硝酸盐（19%）、黑碳（15%），上海PM1的光衰减组分为有机颗粒（32%）、硝酸盐（32%）、硫酸盐（20%）。本项目成果已在SCI期刊发表或接收论文4篇。