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大气颗粒物对气候变化和人体健康有重要影响。伴随着我国经济的快速发展,大气环境污染问题不断突显,细颗粒物污染引起政府和公众的高度关注。亚微米气溶胶作为颗粒物中的重要组成部分,其来源和二次转化是对其进行有效控制和认识颗粒物影响气候变化和人体健康的关键科学问题。 本研究应用目前国际上先进的高分辨飞行时间气溶胶质谱仪(HR-TOF-AMS),实现了对我国长三角城市地区、区域背景大气环境下亚微米级颗粒物粒径分布、化学组分及其质谱特征的在线测量。在长三角区域背景点洪泽湖观测期间,颗粒物的质量浓度46.0±14.2μg·m-3,硝酸盐(27.9%)和有机物(24.0%)为最主要组分。在长三角城市点金华观测期间,颗粒物质量浓度为78.5±40.4μg·m-3,其中贡献最大的是有机物是有机物(35.7%)。 鉴于有机气溶胶在长三角亚微米气溶胶中的重要位置,本文对观测得到的高分辨有机气溶胶质谱进行了深入的分析。对有机气溶胶元素组成的分析结果表明,区域背景点有机气溶胶的平均有机物与有机碳的比值(OM/OC)为2.04±0.14,C、H、O、N原子分别贡献了有机物原子个数的34.3%、46.0%、19.1%和0.7%;对于城市点的有机气溶胶,平均OM/OC为1.55±0.09,C、H、O、N分别贡献了有机物原子个数的34.0%、53.2%、12.0%和0.8%。 正定矩阵因子分析(PMF)模型被用于高分辨质谱数据进行源解析。在洪泽湖点,解析出两个因子:半挥发氧化态有机气溶胶(SV-OOA)和低挥发氧化态有机气溶胶(LV-OOA),分别占总有机气溶胶的40%和60%。在金华点,解析出四个因子:还原态有机气溶胶(HOA),生物质燃烧有机气溶胶(BBOA),以及两类氧化态有机气溶胶SV-OOA和LV-OOA,分别占到总有机气溶胶的24.6%,13.1%,23.1%和39.3%。有机物源解析的结果表明,长三角地区二次污染严重,二次有机物为有机物中的主要组成部分,分别占到城市点和区域背景点的62.4%和100%。 对洪泽湖区域背景点观测的有机气溶胶数据,利用多元线性回归的方法,计算得到两类PMF因子SV-OOA和LV-OOA的粒径分布。LV-OOA的平均粒径分布比SV-OOA更偏向于大粒径段,并且分布更加集中。随着质量浓度的增加,两类氧化态有机气溶胶的粒径分布均向大粒径段偏移,且分布更加集中,反映出质量浓度增加时,有机气溶胶更加老化。 对金华城市点观测的有机气溶胶数据,结合同步观测得到的光化学龄数据,分析了其氧化态随光化学龄的变化规律,得到了长三角城市点有机气溶胶氧化态的参数化结果。随着光化学龄的增加,f44(有机气溶胶质谱中m/z44与总有机物的比)逐渐增大,二次有机气溶胶的比例逐渐增大,反映出气团老化时,有机气溶胶的氧化态逐渐升高、二次组分比例增大;同时f60随光化学龄无明显变化,反映出生物质燃烧是观测期间的一个普遍污染源。