上海春季PM2.5和PM1.0水溶性无机离子含量特征

邹亚娟, 金承钰, 舒加乐, 许 实, 赖奕坚, 孙新明

(上海交通大学 分析测试中心，上海 200240)



上海春季PM2.5和PM1.0水溶性无机离子含量特征

邹亚娟, 金承钰, 舒加乐, 许 实, 赖奕坚, 孙新明

(上海交通大学 分析测试中心，上海 200240)

PM2.5; PM1.0; 水溶性离子

0 引 言

大气颗粒物在地球大气中虽然含量甚微，但达到一定数量时会形成大气颗粒物污染，对空气质量和暴露人群的健康、大气能见度、酸沉降、云和降水、全球气候变化等过程均产生重要影响[1]。水溶性离子是大气颗粒物的重要组成部分，也是大气二次污染的重要标志物种，其浓度随着气象因素、季节及污染强度的变化而变化[2]。考察水溶性离子的变化规律是探讨大气复合污染的重要途径[3]。

近年来，随着环境监测技术的进步，对大气气溶胶颗粒物的研究重点已从可吸入性颗粒物PM10，逐步转移到细粒子PM2.5和PM1.0上[4-7]。Pope等在对空气质量和不同病种人群相关资料的分析中发现，空气中PM2.5浓度每提高10 μg/m3，长期暴露在其中的心肺疾病、肺癌病人的发病率分别会增加6%和8%[8]。尚羽等[9]还发现气溶胶粒径越小，对A549细胞和HUVEC细胞DNA的损伤越严重, 并预测未来的研究必然会倾向于更小粒径的粒子。

据上海市环境监测中心(上海市空气质量实时发布系统，http: //www．semc．gov．cn /aqi /home/Index.aspx)公布的数据显示,近年来上海市雾霾天数持续增多，细颗粒物污染已成为上海市的重要污染物。本研究在上海市闵行区采集细颗粒物PM2.5和PM1.0，分析并研究其中水溶性离子的分布规律, 以期为政府开展城市大气霾污染的防治工作提供科学依据。

1 样品采集与分析

1.1 样品采集

2014年3月6日～3月27日, 在上海交通大学闵行校区综合实验楼3号楼楼顶(层高约25 m)采集PM2.5和PM1.0的样品，采样时间为每天上午8：30至次日上午8：00。采样仪器为武汉天虹TH-150C型中流量采样器(流量100 L/min)，分别配置PM2.5和PM1.0的切割头，采样滤膜为直径90 mm的玻璃纤维滤膜。采样前后滤膜在干燥皿中平衡24 h，滤膜用赛多利斯BT25S型十万分之一电子天平(感量0.000 01 g)称重，差值法计算颗粒物质量，再根据采样体积计算颗粒物的质量浓度。滤膜样品冷冻保存备用。

1.2 水溶性离子提取

取1/2的采样滤膜剪碎后置于50 mL离心管，加入25 mL去离子水(R>18.2 MΩ)，超声萃取45 min。用0.45 μm的微孔滤膜过滤试样，准备测试。空白滤膜按同样方法进行处理。

1.3 样品测试

2 结果与讨论

2.1 颗粒物的质量浓度水平

图1为上海春季PM2.5和PM1.0的质量浓度水平及两种颗粒物的质量比。采样期间，PM2.5和PM1.0质量浓度日均值分别为(72.2±35.3)μg/m3和(50.9±28.9)μg/m3，波动范围分别为33.3～135 μg/m3和18.3～109 μg/m3。PM2.5日均值高于GB3095-2012限量75 μg/m3的天数占总采集天数的38%；采样位点PM1.0的污染水平与台湾重工业发达高雄地区[10]的52.0 μg/m3接近，略高于东莞工业区[5]年均值48.0 μg/m3；该区域的细颗粒物污染严重。PM1.0占PM2.5质量浓度的(69.4±11.1)%，变化范围为50.0%～84.7%，可见PM1.0是PM2.5的重要组成部分，与耿彦红等[11]研究发现的上海市大气颗粒物中0.95 μm以下颗粒物是3.0 μm以下颗粒物主体成分的特征相符。

图1 采样期间PM1.0、PM2.5质量浓度及PM1.0与PM2.5的质量比

2.2 PM2.5中水溶性离子的含量及污染特征

图2 PM2.5中水溶性离子的含量

2.3 PM2.5和PM1.0中水溶性离子比例特征

表1 国内主要城市春季PM2.5中水溶性离子浓度 μg/m3

图3 水溶性离子在PM2.5和PM1.0中的比例

2.4 颗粒物的酸性

(1)

(2)

式中,[X]表示元素的质量浓度，单位μg/m3。

表2 颗粒物的AE/CE比值

3 结 语

与研究相对成熟的PM2.5相比，亚微米粒子PM1.0的源解析及其生物安全性也将会是下一个研究热点。

[1] 贺克斌, 杨复沫, 段凤魁, 等.大气颗粒物与区域复合污染[M]. 北京：科学技术出版社, 2011：1-3.

[2] 狄一安, 杨勇杰, 周 瑞, 等. 北京春季城区与远郊区不同大气粒径颗粒物中水溶性离子的分布特征[J]. 环境化学, 2013, 32(9): 1604-1610.

[3] Zhang T, Cao J J, Tie X X,etal．Water-soluble ions in atmospheric aerosols measured in Xi’an, China: Seasonal variations and sources [J]. Atmospheric Research, 2011, 102: 110-119.

[4] 沈振兴, 韩月梅, 周 娟, 等. 西安冬季大气亚微米颗粒物的化学特征及来源解析[J]. 西安交通大学学报, 2008, 42(11): 1418-1423.

[5] 刘 立, 胡 辉, 李 娴, 等. 东莞市大气亚微米粒子PM1及其中水溶性无机离子的污染特征[J].环境科学学报, 2014, 34(1): 27-35.

[6] 陶 俊, 张仁健, 董 林, 等. 夏季广州城区细颗粒物PM2.5和PM1. 0中水溶性无机离子特征[J]. 环境科学, 2010, 31(7): 1417-1423.

[7] 肖 珊, 余 琦, 马蔚纯, 等. 上海冬季公共交通出行PM1污染暴露特征[J]. 中国环境科学, 2012, 32(11): 1933-1938.

[8] Pope C A, Burnett R T, Thun M J,etal．Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution[ J ]. Journal of the American Medical Association, 2002, 287(9): 1132-1141.

[9] 尚 羽, 张 玲, 范兰兰, 等. 大气颗粒物对A549和HUVEC的DNA损伤机制[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2013, 19(4): 411-415.

[10] Lin J J, Lee L C. Characterization of the concentration and distribution of urban submicron (PM1) aerosol particles [J]. Atmospheric Environment, 2004, 38: 469-475.

[11] 耿彦红, 刘 卫, 单 健, 等. 上海市大气颗粒物中水溶性离子的粒径分布特征[J]. 中国环境科学, 2010, 30(12):1585-1589.

[12] 邱天雪, 陈进生, 尹丽倩, 等. 闽南重点城市春季PM2.5中水溶性无机离子特征研究[J].生态环境学报, 2013, 22(3): 512-516.

[13] 李丽珍, 沈振兴, 杜 娜, 等. 霾和正常天气下西安大气颗粒物中水溶性离子特征[J]. 中国科学院研究生院学报, 2007, 24(5):674-679.

[14] 冯加良, 胡小玲, 管晶晶, 等. 上海市大气细颗粒物的酸度及其与组成的关系[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2010, 16(5): 541-546.

[15] Xu L，Chen X，Chen J，etal．Seasonal variations and chemical compositions of PM25 aerosol in the urban area of Fuzhou, China[J]. Atmospheric Research, 2012, 104-105: 264-272.

[16] Sun Y, Zhuang G, Tang A A,etal. Chemical Characteristics of PM2.5 and PM10 in Haze-Fog Episodes in Beijing [J]. Environment Science and Technology, 2006,40: 3148-3155.

Characterization of Water-soluble Ions in PM2.5and PM1.0of Shanghai during Spring

ZOUYa-juan,JINCheng-yu,SHUJia-le,XUShi,LAIYi-jian,SUNXin-ming

(Instrumental Analysis Center, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

PM2.5; PM1.0; water-soluble ions

2014-08-01

邹亚娟(1983-)，女，江苏盐城人，硕士，工程师，研究方向分析化学，环境化学。

Tel.：021-34206175-607；E-mail：yajuanzou@sjtu.edu.cn

金承钰(1974-)，女，江苏常州人，博士，副研究员，研究方向为纳米颗粒生物安全性。

Tel.：021-34053212；E-mail：cyjin@sjtu.edu.cn

X 513

A

1006-7167(2015)01-0044-04