贵阳市大气总悬浮颗粒物(TSP)的化学特征及其影响因素研究

气溶胶对气候和人类的健康都有重要影响。因此，研究大气总悬浮颗粒物（TSP）的化学组成和物理特性对更深入地了解气溶胶对气候和人类健康的影响具有重要意义。贵阳是中国受燃煤污染比较严重的城市之一，大气中高含量的SO2是其最明显的特征。尽管最近几年空气质量有所改善，但是该区的大气污染问题还比较严重，空气质量仍然不容乐观。我们于2005年1月1日到2005年12月31日在中科院地球化学研究所内全年采集总悬浮颗粒物（TSP）样品，分析测试了其主要无机离子（F-、Cl-、SO42-、NO3-、NH4+、K+、Na+、Ca2+和Mg2+）的化学性质，并结合当地的气象参数（温度，风速，降雨量和相对湿度）系统地研究了TSP及其水溶性无机离子的季节变化特征。本论文的主要结论有： 1. TSP的浓度变化范围为36.91～313.44µg/m3，年均值106.60µg/m3；各离子摩尔浓度的大小顺序为：SO42-> NH4+> Ca2+ > NO3-> K+ > Na+ > Cl- > Mg2+ > F-；SO42- (23.04±12.16µg/m3)和NH4+(3.05±2.23µg/m3)是最主要的离子，分别占总离子摩尔数的37％和30％。TSP及其组分都有明显的季节变化，TSP、Cl-、SO42-、NO3-、NH4+、K+、Na+、Ca2+和Mg2+浓度的冬/夏比值分别为:1.29、5.23、1.35、2.37、1.73、1.22、1.84、1.23和1.02。 2. 温度对TSP及其水溶性无机组分的影响呈现一定的季节变化模式，冬天随温度的升高TSP及其水溶无机组分的浓度也升高，夏天随温度的升高TSP及其水溶性无机组分的浓度降低。但是从全年来看，温度与TSP及其水溶性无机组分之间有弱的负相关性，即随温度的升高，TSP及其水溶性无机组分的浓度有不同程度的下降。相对湿度与TSP及其水溶性无机组分之间存在明显的负相关关系，即随大气相对湿度的增加，TSP及其水溶性无机组分的浓度下降。在相对湿度与TSP及其水溶性无机组分浓度的日变化图中表现为相对湿度的波谷与TSP及其水溶无机组分的浓度的波峰相对应。风速与TSP及其水溶无机组分的浓度之间呈现弱的负相关性。在贵阳，风速对TSP及其水溶无机组分的影响主要表现为扩散作用和稀释作用，由风速导致的尘土再悬浮作用并不明显。雨量对TSP及其水溶性无机组分的影响主要是湿清除作用，具体表现为无雨天TSP及其水溶性无机组分的浓度较雨天高。影响TSP、Ca2+、Mg2+和F-的主要气象参数是相对湿度(RH)和风速，影响SO42-、NO3-、NH4+和Cl-的主要气象参数是温度。 3. 贵阳大气总悬浮颗粒物（TSP）总体偏酸性，TSP水溶液pH值的年均值为6.27±0.41，与总阴离子与总阳离子的当量比Q的年平均值为0.82一致；TSP中高含量的SO42-是贵阳的TSP显酸性的主要原因。 4. NH4+与SO42-和NO3-的相关系数（R）分别为0.85和0.65，NH4+与SO42-的摩尔比值为0.8，说明贵阳TSP中的NH4+主要以(NH4)2SO4的形式存在。Ca2+和Mg2+有较好的相关性（R=0.72）和相似的变化特征，说明二者可能有共同的来源。 5. 2005年贵阳TSP中SO42-/ Ca2+的平均值为13.64，几乎是干净大陆SO42-/ Ca2+的本底值的20倍，说明贵阳的大气污染主要是人为因素所致。NO3-/SO42-的平均值为0.15，说明固定源对贵阳气溶胶的贡献比移动源（通常指交通工具所排放的尾气）对气溶胶的贡献大；