上海春季PM2.5和PM1.0水溶性無機離子含量特征

鄒亞娟, 金承鈺, 舒加樂, 許 實, 賴奕堅, 孫新明

(上海交通大學 分析測試中心，上海 200240)

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上海春季PM2.5和PM1.0水溶性無機離子含量特征

鄒亞娟, 金承鈺, 舒加樂, 許 實, 賴奕堅, 孫新明

(上海交通大學 分析測試中心，上海 200240)

PM2.5; PM1.0; 水溶性離子

0 引 言

大氣顆粒物在地球大氣中雖然含量甚微，但達到一定數量時會形成大氣顆粒物污染，對空氣質量和暴露人群的健康、大氣能見度、酸沉降、云和降水、全球氣候變化等過程均產生重要影響[1]。水溶性離子是大氣顆粒物的重要組成部分，也是大氣二次污染的重要標志物種，其濃度隨著氣象因素、季節(jié)及污染強度的變化而變化[2]。考察水溶性離子的變化規(guī)律是探討大氣復合污染的重要途徑[3]。

近年來，隨著環(huán)境監(jiān)測技術的進步，對大氣氣溶膠顆粒物的研究重點已從可吸入性顆粒物PM10，逐步轉移到細粒子PM2.5和PM1.0上[4-7]。Pope等在對空氣質量和不同病種人群相關資料的分析中發(fā)現，空氣中PM2.5濃度每提高10 μg/m3，長期暴露在其中的心肺疾病、肺癌病人的發(fā)病率分別會增加6%和8%[8]。尚羽等[9]還發(fā)現氣溶膠粒徑越小，對A549細胞和HUVEC細胞DNA的損傷越嚴重, 并預測未來的研究必然會傾向于更小粒徑的粒子。

據上海市環(huán)境監(jiān)測中心(上海市空氣質量實時發(fā)布系統，http: //www．semc．gov．cn /aqi /home/Index.aspx)公布的數據顯示,近年來上海市霧霾天數持續(xù)增多，細顆粒物污染已成為上海市的重要污染物。本研究在上海市閔行區(qū)采集細顆粒物PM2.5和PM1.0，分析并研究其中水溶性離子的分布規(guī)律, 以期為政府開展城市大氣霾污染的防治工作提供科學依據。

1 樣品采集與分析

1.1 樣品采集

2014年3月6日～3月27日, 在上海交通大學閔行校區(qū)綜合實驗樓3號樓樓頂(層高約25 m)采集PM2.5和PM1.0的樣品，采樣時間為每天上午8：30至次日上午8：00。采樣儀器為武漢天虹TH-150C型中流量采樣器(流量100 L/min)，分別配置PM2.5和PM1.0的切割頭，采樣濾膜為直徑90 mm的玻璃纖維濾膜。采樣前后濾膜在干燥皿中平衡24 h，濾膜用賽多利斯BT25S型十萬分之一電子天平(感量0.000 01 g)稱重，差值法計算顆粒物質量，再根據采樣體積計算顆粒物的質量濃度。濾膜樣品冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 水溶性離子提取

取1/2的采樣濾膜剪碎后置于50 mL離心管，加入25 mL去離子水(R>18.2 MΩ)，超聲萃取45 min。用0.45 μm的微孔濾膜過濾試樣，準備測試。空白濾膜按同樣方法進行處理。

1.3 樣品測試

2 結果與討論

2.1 顆粒物的質量濃度水平

圖1為上海春季PM2.5和PM1.0的質量濃度水平及兩種顆粒物的質量比。采樣期間，PM2.5和PM1.0質量濃度日均值分別為(72.2±35.3)μg/m3和(50.9±28.9)μg/m3，波動范圍分別為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的天數占總采集天數的38%；采樣位點PM1.0的污染水平與臺灣重工業(yè)發(fā)達高雄地區(qū)[10]的52.0 μg/m3接近，略高于東莞工業(yè)區(qū)[5]年均值48.0 μg/m3；該區(qū)域的細顆粒物污染嚴重。PM1.0占PM2.5質量濃度的(69.4±11.1)%，變化范圍為50.0%～84.7%，可見PM1.0是PM2.5的重要組成部分，與耿彥紅等[11]研究發(fā)現的上海市大氣顆粒物中0.95 μm以下顆粒物是3.0 μm以下顆粒物主體成分的特征相符。

圖1 采樣期間PM1.0、PM2.5質量濃度及PM1.0與PM2.5的質量比

2.2 PM2.5中水溶性離子的含量及污染特征

圖2 PM2.5中水溶性離子的含量

2.3 PM2.5和PM1.0中水溶性離子比例特征

表1 國內主要城市春季PM2.5中水溶性離子濃度 μg/m3

圖3 水溶性離子在PM2.5和PM1.0中的比例

2.4 顆粒物的酸性

(1)

(2)

式中,[X]表示元素的質量濃度，單位μg/m3。

表2 顆粒物的AE/CE比值

3 結 語

與研究相對成熟的PM2.5相比，亞微米粒子PM1.0的源解析及其生物安全性也將會是下一個研究熱點。

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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

鄒亞娟(1983-)，女，江蘇鹽城人，碩士，工程師，研究方向分析化學，環(huán)境化學。

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

金承鈺(1974-)，女，江蘇常州人，博士，副研究員，研究方向為納米顆粒生物安全性。

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

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1006-7167(2015)01-0044-04