基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征

2023年8月2日发(作者：)

第44卷第1期2021年1月煤炭与化工Coal

and

Chemical

IndustryVol.44

.

2021化工分析与检测基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征安学文，倪爽英，赵卫凤，王洪华，孟琛琛，宿文康(河北省生态环境科学研究院，河北石家庄050037)摘

要：2018年12月1日~2019年11月30日利用高时间分辨率在线气体及气溶胶成分监

测系统(MARGA)监测石家庄市大气PMz5水溶性离子质量浓度，结合气态污染物和气象监

测数据，分析了石家庄全年PM25及其水溶性离子污染特征。结果表明，监测期间PM25水溶

性离子年均质量浓度为43.9

±43.1

jig-in-3,在PM^中占比为58.2%,质量浓度由大到小排序

为

NO3->S042->NH44>Cl>Ca24>K+>Na+>Mg2+o

季节变化特征为冬季(70.1

刚山刁

>

秋季(40.3

/xg-m-3)

>春季(37.5Aig-m-3)

>夏季(28.1胎诚彳)。水溶性离子四季总体均处于“富铁”状

态，夏季NH?主要以(NHJjSO。和NH^NOs形式存在，同时还存在部分NH4C1；冬季NH4+主要

以(NH4)2S04为主。NO37SO42-比值均值为1.61,可认为监测期间石家庄受移动源影响为主，且

秋季影响最大。SOR、NOR小时均值分别为0.31和0.21,存在明显的二次转化。关键词：MARGA；石家庄；水溶性离子；二次转化

中图分类号：X831

文献标识码：B

文章编号：2095-5979

(

2021)

01-0145-07Analysis

of

PM2.5

water-soluble

ionic

pollution

characteristics

in

Shijiazhuang

based

on

high

resolution

MARGAAn

Xuewen,

Ni

Shuangying,

Zhao

Weifeng,

Wang

Honghua,

Meng

Chenchen,

Su

Wenkang(Hebei

Provincial

Academy

Environmental

Science,

Shijiazhuang

050037,

China)Abstract:

From

December

1,

2018

to

November

30,

2019,

the

high

time

resolution

online gas

and

aerosol

composition

monitoring

system

(MARGA)

was

used

to

monitor

the

mass

concentration

of

atmospheric

PM2.5

water-soluble

ions

in

Shijiazhuang

city,

combining

with

the

gaseous

pollutants

and

meteorological

monitoring

data

analyze

the

pollution

characteristics

of

PM2.5

and

its

water-soluble

ions

before

and

after

the

spring

festival.

The

results

showed,

that

during

the

monitoring

period,

the

average

annual

mass

concentration

of water-soluble

ions

of

PM2.5

was

43.9

±

43.1

yg

'm-3,

which

accounted

for

58.2%

of

PM25,

and

the

order

of

mass

concentration

was

NO3~>SO42~>NH4+>C1—>Ca2+>K+>Na+>Mg2+.

The

characteristics

of

seasonal

changes

are:

winter

(70.1

口g•

m-3)>autumn

(40.3

/xg

•

m-3)>spring

(37.5

Rg•

m-3)>sunimer

(28.1

/zg

•

m~3).

Water-soluble

ions

are

in

the

"ammonium-rich**

state

in

all

four

seasons.

In

summer,

NH4*

mainly

exists

in

the

:form

of

(NH4)^O4,

and

NHiNC^,

and

there is

also

some

NH4CI;

in

winter,

NH4+

was

mainly

(NH^SO^

The

average

value

of

NCV/SCh2-

ratio

was

1.61,

it

can

be

considered

that

Shijiazhuang

was

mainly

afiected

by

mobile

sources

during

the

monitoring

period,

and

the

impact

was

greatest

in

autumn.

The

hourly

average

values

of

SOR

and

NOR

were

0.31

and

0.21

respectively

and

there

was

obvious

secondary

words:

MARGA;

water-soluble

ions;

secondary

conversion0引言大气细颗粒物（pmQ是造成空气灰霾的主要责任编辑：索喜梅 DOI：

10.19286/.2021.01.038原因之一，且因其明显有害身体健康，而受到人们

的关注。PM25化学组分特性及反应机制是目前颗粒物作者简介：安学文（1994—）,男，河北安国人，硕士。引用格式：安学文，倪爽英，赵卫凤，等•基于高分辨率MARGA分析石家庄市水溶性离子特征[J].煤炭与化工，2021,

44

（1）：

145-15L1452021年第1期煤炭与化工第44卷研究的重点，水溶性离子是其重要组分，尤其二次

离子(SNA),其质量浓度在总水溶性离子中占比

高达70%

-85%,在PM2.5中占比可达20%

~

50%o由于SNA中S(V-其效消光系数高，故成为影

响能见度的重要因素；N(V对大气酸沉降有明显

贡献，与能见度也有一定关系；NH4+为气态氨与

二次污染物硫酸和硝酸的中和产物，是二次污染的

标志性产物。MARGA可对颗粒物中水溶性离子在线监测，

因其分辨率高及连续性强成为重要研究手段之一。

目前，利用MARGA研究颗粒物中水溶性离子污染

特征工作全国重点城市均在陆续开展。黄炯丽等研究了桂林夏季水溶性离子与气象要

素相关性。高嵩等研究了南京冬季二次离子结合方式并利

用主成分分析对PM25中水溶性离子来源进行解析

研究。杨留明等分析了郑州2018年水溶性离子季节

分布特征，并对二次离子的转化机制进行研究。石家庄市地处河北省中南部，跨太行山地和华

北平原两大地貌，为京津冀及周边大气污染传输通

道城市之一。2019年在全国168个重点城市中，

石家庄排名倒数第三，PM2.5浓度63

pug/m3

(实况

数据),全年PM25为首要污染物天数达106

d,占

全年29%,

PM25污染形势依然严峻，空气质量备

受关注。利用在线设备监测研究石家庄市PM25水溶性

离子特征鲜有报道，本研究利用高分辨率MARGA

对石家庄市2018-12-1日~

2019-11-31日开展为

期一年的监测，分析了期间水溶性离子成分谱特

征，相关性分析及二次组分的占比及转化，以期为

石家庄市大气污染防治工作提供参考。1材料与方法1.1监测地点和时间本实验在河北省灰霾污染防控重点实验室开

展，位于河北省石家庄市区东南，石家庄学院尚知

楼(38.02°

N,

114.59°

E)五楼楼顶，监测点高度

为

20

mo该监测点东、西、北三面环路，其中北100

m

为珠江大道；西250

m处为封龙大道，750

m为新

元高速；东300

m为珠峰大道。周围主要为商住混

合区和学校，人口比较密集，车流量较大可代表交

通、商住混合区。监测时间为2018-12-01〜2019-11-30。四季划

146分

为冬季

(2018-12-2019-02)、春

季

(2019-03^2019-05)、夏季(2019-06~2019-08)、

秋季(2019-09-2019-11)

o监测点位如图1所示。图1监测点位Fig.

1

Monitoring

point

location1.2监测设备利用ADI

2080型离子在线分析仪(MARGA),

针对环境空气中气体组分及PM25中水溶性无机离

子进行监测，时间分辨率为lh,相比于手工采样，

具有连续性强，分辨率高等特点。真空泵以1

m3/h流量将大气样品经PM】切割头

抽入采样箱，旋转式液体气蚀器(WRD)对可溶性气

体进行定量吸收，气溶胶则被蒸汽喷射气溶胶收集

器(SJAC)捕获。WRD和SJAC吸收液分别被分析箱中的25

mL

滴定管收集，脱气并与内标混合后，经由阴、阳离

子色谱分析分别对阴离子和阳离子进行检测，同时

测定一定浓度内标样品liBr溶液作为内标校正。

样品与内标样品同时测定，以保证数据的有效性。本研究同时利用美国赛默飞世尔公司生产的

FH62C-14型0射线法PMi颗粒物监测仪,5030i

型PM25同步混合监测仪，43i型脉冲荧光法S02分

析仪,42i-HL化学发光法NO-NO2-NOx分析仪,

48i型紫外光度法03分析仪对3种颗粒物及S02、

NO%、O3等气态污染物进行同步监测。气象数据及能见度均为ASP31-UV型全自动

太阳辐射仪在线监测小时数据。2结果与讨论2.1监测期间空气质量状况及气象要素监测期间，平均气温为15.5

r,平均相对湿

度为43.3%,主导风向为西南风，小时平均风速为

1.8

m-s-1,静风频率为5.4%,扩散条件较好。环境空气优良天数为168

d

(占比46.0%,优

16

d,良152

d)；轻度污染为116

d

(占比31.8%)；

中度污染为48

d

(占比13.2%);重度污染为27

d

(占比7.4%)；严重污染为6

d

(占比1.6%)

o安学文等:基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM25水溶性离子特征2021年第1期首要污染物为PM2.5的天数为108

d

(占比

30.9%)

,。3

的天数为 131d

(占比

37.5%)

,

PM】。

(占比

2.9%)

opm25及其水溶性离子浓度与风速风向分布情

的天数为100

d

(占比28.7%),

N02的天数为10

d况如图2所示。04.3..53..02G.52S0S1.'1...04.5Z.03..53..04

.50GHS、M蛾图2

PM2.5及其水溶性离子浓度与风速风向分布情况Fig.

2

The

distribution

of PM25

and

its

water-soluble

ions

concentration

and

wind

speed

wind

direction由图2可知，当风向为西北，风速为1・0~

方向。2.25皿・「和2.75~4111・『及风向为西南，风速为

1.0~3.0m・s-i时，PM?,及其水溶性离子浓度均

较高。主要污染源分布在监测点位西北方和西南

2.2水溶性离子成分谱特征监测期间石家庄市水溶性离子成分谱特征见

表1。表1监测期间石家庄市水溶性离子成分谱特征Table

1

The

characteristics

of

water-soluble

ions

in Shijiazhuang

during

monitoring时段冬春夏Na+K+M00.2

±0.10.2

±0.10.1

±0.10.1

±0.10.1

±0.1Ca2^ci-7.0

±4.81.9

±2.1NH4+no3-25.6

±

22.016.4

±

18.99.8

±

10.0SO右SNA离子合计pm25146.5

±

105.20.4

±0.31.5

±2.20.4

±0.31.0

±0.517.1

±

15.3&7 ±9.317.4

±20.660.2 ±55.333.5

±

35.026.5

±

20.470.1

±5&637.5

±

36.72&1

±21.00.2

±0.10.1

±0.11.7

±1.60.8

±

0.98.3

±

7.99.2

±6.18.7

±

6.758.3

±

54.60.1

±0.10.3 ±0.30.6

±

0.77.6 ±5.89.8

±

8.810.8

±11.038.1 ±23.359.9 ±46.3秋0.2

±0.20.2

±0.21.0

±1.01.1

±1.12.0

±2.02.8

±

3.718.4

±

20.417.5

±

19.236.8

±

34.439.2 ±40.340.3

±

35.5全年0.6

±1.410.9

±

12.543.9

±43.175.4 ±

76.7由表1可以看出，监测期间石家庄市pm25中

各水溶性离子年均质量浓度为43.9

±43.1

Mg-

为冬季(70.1/ig-m-3)

>秋季(40.3陛・/)

>春季

(37.5Mg-m-3)

>

夏季(28.1

Mg-m-3),分别占

PM23

m-3,其高于南京市(28.7/zg-m-3)，低于太原市

(65.5±30.4/ig-m-3),与郑州市(42.7

±

39.8/ig-m-3)

相当。的

47.8%,

67.3%、64.3%

和

73.8%。夏季

PM25

中

水溶性离子占比显著高于冬季，与成都冬夏季研究

中(冬季52.9%,夏季53.3%)水溶性离子对PM2&

的贡献相近的结论存在较大差异，可能与石家庄是

冬季供暖，PM?疔中碳质组分占比较大有关。石家庄市水溶性离子在PM25中占比为58.2%,

表明水溶性离子是PM2.5重要组分。按照质量浓度

由大到小,水溶性离子排序为NO3-

>SO42-

>NH4+

>Cl>Ca2+>K+>Na4>Mg2+,与吕哲在

2017

~

2018

年秋

冬季对石家庄的研究结果(60.5

±38.7/ig・111刁)相

冬春夏秋四季中SNA

(SO42

N03

NH4+)占

水溶性离子分别为85.9%、89.3%、94.3%和

比，排序一致，本研究秋冬季浓度均值(55・2pg・

91.3%o除C0、Mg2*春季浓度最高外，其余离子

均冬季最高。m-3)下降8.8%,表明石家庄市减排力度较大，空

气质量逐年改善。2.3水溶性离子时间变化特征2.3.1

逐季节变化特征石家庄市PM25水溶性离子质量浓度季节变化

C0和M尹主要为粗粒子模态，为扬尘的示踪

离子，表明石家庄冬季扬尘污染较重。C1-冬季质量浓度显著高于其他季节4.0

~

10.7

倍、S(v-冬季质量浓度高于其他季节1.9

~

2.1倍,

二者均为化石燃料燃烧示踪离子，表明冬季燃煤是

1472021年第1期煤炭与化工所示。第44卷水溶性离子重要来源之一。水溶性离子浓度季节特

征如图3所示。80

-□

□

由图5可以看出，总水溶性离子浓度冬、春、

夏三季均呈现单峰变化规律，秋季呈现双峰变化规

□

「亦律。春夏季峰值出现在8时左右，谷值出现在18

时左右，可能为晚高峰机动车排放与夜间边界层下

降，扩散条件变差所致。10.917.570

-宓Ca加芯

M/NK+

二

Na+•50

-冬W40

-蚤30

-礬20

-UI60

-25.6&3&716.48.7wwv9.29.8冬季在23时出现峰值，14时出现谷值，总体

夜晚浓度高于白昼。18.4秋季在11时和23时分别出现一个峰值，7时

和17时分别出现一个谷值。10

-0

-7.69.810.84

#

i疵

冬年SNA冬季浓度总体呈现白昼低、夜间高的特

点，峰值均出现在23时；S(V-春夏秋三季日变化

图3水溶性离子浓度季节特征Fig.

3

The

seasonal

characteristics of

不明显，总体呈现夜间低、白昼高的特点；NH4+

water-soluble

ion

concentration和NO3-春夏季均呈现单峰变化趋势，峰值出现在

8时左右，谷值出现在19时左右主要受扩散条件

影响，秋季则均为双峰变化。C1-,

Na

C0四季

均呈现单峰变化，冬季日变化最为明显；K+冬季

2.3.2逐月变化特征监测期间，水溶性离子浓度逐月变化特征如图

4所示。由图4可以看出，总水溶性离子浓度呈现

2月最高，波动下降至8月后逐月上升；Na+和C「

浓度均为1月最高，后逐月下降，8月达到最低，

呈现单峰变化春夏秋三季日变化不明显,M/四季

均为双峰变化特征。2.4二次转化机制2.4.1

二次离子存在形式后逐渐上升；Ca2+和M0浓度除7~9月较低外，

其他月无明显变化规律；K+浓度12~2月逐月上

升，3〜11月变化不明显；SNA浓度1〜2月逐月上

升，且显著高于其他月份。2.3.3

逐小时变化特征N03-.

NH4+和SO?-

3种二次离子是水溶性离

子中含量最多，也是PM25的主要组分之一，3种

离子的结合方式、二次转化机理成为研究热点之

一。PM25中阴离子结合特征如图6所示。监测期间，水溶性离子浓度逐小时变化如图5

0l.o

8

6o.o

4

o.2

o.0

6

4

2

0-9124789101图4水溶性离子浓度逐月变化特征Fig.

4

The

characteristics

of

monthly variation

of

water-soluble

ion

concentration148安学文等:基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征2021年第1期o.6

5

4

3

2

1

3春—夏一-秋Xo冬一春一夏—愁GJU.J)2

4+

%DWGJU.5..0J"1.5

668

6

4

2

+ZEO(¥{・)GJU&TI)GJU・IoluTri)>HN冬

春

秋由图6可以看出，根据3种二次离子的物质量

浓度，监测期间PM2&中主要阴离子的结合方式,

由n(NlV)与2n(S(V-)关系可知，四季中样品点均位

于1

:

1线上方，较为充足，可完全中和S(V-而形

成(NH^SCh,处于“富钱”状态。由n(NH4+)与2n(S(V-)+n(NO3-)关系可知，样品

点大部分贴近1

:

1线上方，仅春夏浓度较低的部

分样品点NH4"不足以完全中和SO42-和NO3-，总体

G2TI)GON

141

12

1106

4

2

0图5水溶性离子浓度逐小时变化特征Fig.

5

The

characteristics

of

hourly

variation

of

water-soluble

Ion

concentrationGJn&n)JOS

处于“富钱”状态。由

n(NIV)与

2n(SO42-)+n(NO3-)+n(Cl-)关系可知，

样品点分布于1

:

1线两侧，总体仍处于“富鞍”

状态，夏季两者回归曲线为y二1.138

8%+

0.007

6,

NH4+相对充足,NH/主要以(NH4)2SO4和NH^Os

形式存在，同时还存在部分NH4CI;冬季两者回归

曲线为y=1.035

4

%-0.059

9,总体离子浓度较低时

NHf相对匮乏，NHf不足以中和全部的SO42

NO3-和C「，由于硫酸饱和蒸气压较低，更容易存

在于颗粒相中,优先与NH4+结合为(NH4)2S04oNO3-与SO?-质量浓度的比值常作为固定源和

移动源的比例指示,冬春夏秋四季N03-与SO?-比

图6

PM2.5中阴离子结合特征Fig.

6

The

characteristics

of

anion

binding

in

PM25值均值分别为1.47、1.98、1.06和2.11,均大于1,

可认为监测期间石家庄受移动源影响为主，且秋季

影响最大。对比其他城市PM25水溶性离子N03-与S042-

比值均值可知，本研究(1.61)与苏州(1.54)相

当，高于南京(1.00

±

0.51)

o

2.4.2二次转化机制探讨硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)分别可用

来表示SO2、NO?的二次转化作用强弱。研究表明,

SOR和NOR的值越大，硫氧化过程和氮氧化过程1492021年第1期煤炭与化工第44卷越强，SOR和NOR>0.1时，有明显的二次转化反

应发生。SOR最高相符。NOR与NO”呈负相关(厂-0.53),

并与。3

(cO.55)和气温(r=0.42)呈正相关，与

采样监测期间，SOR、NOR小时均值分别为

0.31和0.21,说明石家庄市大气PMz5存在明显的

二次转化。计算公式见公式(1)和(2)。相对湿度(r=0.25)相关性无统计学意义，提示石

家庄大气中的气态NOx主要在白天通过与03的光

化学反应，转化为NCV,夜间的非均相化学反应

不明显。不同时段SOR与NOR对比分析见表2。表2不同时段SOR与NOR对比分析[-SO4

]

"6

[

SO?

]

/64

[SO；

]

62

!

I"

_Table 2

Comparison of

SOR

and

NOR

in

different periods时段冬(2)SORNORNOR0.250.19[SO；]/62[S

]/46+[SO

]/30春夏0.290.350.330.310.210.23式中：[nass-SO鬥为SO?-中非海盐成分；[nass-SOf]

=[S(V-]-0.2517*[Na+];[]为质量浓度，(ng/m%SOR与SO2呈负相关(r=-0.73)，并与。3

秋全年0.190.21由表2可以看出，SOR季节变化特征为夏季〉

秋季〉春季〉冬季，四季NOR相差不大，总体表

现为夏季〉春季〉秋季=冬季。(r=0.63)、相对湿度(r=0.68)和气温(r=0.71)均

呈正相关。大气中的SO2通过与O3、・OH发生均

相氧化反应，在水汽及气溶胶液滴表面发生非均相

PMz5、SOR、NOR、气态污染物(SO?、。3

和

NO”)和气象因素(湿度、气温和风速)的相关性见

氧化反应2种途径而转化为SO右，由此可见较高

的温度和湿度会促进二次转化的过程，与郑州夏季

表3O表3

PM/、SOR、NOR、气态污染物(SO?、和NOJ和气象因素(湿度、气温和风速)的相关性Table

3 The

correlationt

between

PM25,

SOR, NOR,

gaseous

pollutants

(SO2,

O3

and

NOJ

and meteorological

factors

(humidity,

temperature,

wind

speed)pm25PMzsSORSORNORso2NOxO3气温风速10.62**0.55**-0.19-0.281NOR0.56**-0.73**1-0.24*SO2NOx10.20*0.08-0.72**-0.66**-0.36**-0.53**1-0.59**-0.08O3湿度气温风速0.35*-0.18**063**0.68**0.55**10.25-0.23**1-0.39*-0.61**0.71**-0.35*0.42**-0.11*-0.64**-0.22**0.88**-0.32**0.090.19*1-0.15*-0.13**1注：*

p<0.05 ,

**

p<0.01由表3可以看出，PM25与SOR和NOR相关系

为58.2%,为PM?,重要组分。按照质量浓度由大

到倆序为

NOs'StV'NH^CbCaZ+'K+'NaAM/。(3)

水溶性离子质量浓度季节变化特征为冬

数分别为0.62和0.55,表明PM2.5和SOR、NOR之

间存在显著正相关关系，验证了二次转化对PMm

的贡献。季(70.1“g・m-3)

>

秋季(40.3

“g・m-3)

>

春季

(37.5

“g・mT)

>

夏季(28.1/ig*m-3),分另!J 占

PM25

3结论(1)

主要污染源分布在监测点位西北方和西

南方向，当西北风向，风速在1.0~4m・s"及西南

的

47.8%、67.3%、64.3%和

73.8%。呈现

2

月最

高，波动下降至8月后逐月上升的月度变化规律；

呈现冬春夏三季单峰变化，秋季双峰变化，白昼低

夜间高的日变化规律。(4)

PM^中水溶性离子四季总体均处于“富

风向，风速为1.0~3.0m・s"时，PM25及其水溶性

离子浓度均较高。(2)

监测期间，石家庄市PM25水溶性离子年钱”状态，夏季NIV主要以(NH4)2SO4和NH^NOs

均质量浓度为43.9

±43.1

150在PM25中占比

形式存在，同时存在部分NH4CI;冬季NIV主要 安学文等：基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征2021年第1期以(NH4)2S()4

为主。NO3-和SO右比值均值为1.61,可认为监测期

间石家庄受移动源影响为主，且秋季影响最大。SOR和NOR小时均值分别为0.31和0.21,说

[11]

污染物理化特征[J].环境科学学报，2014,

34(9)：

2

398

-2

406.刘寿东，张

莉，张园园，等•温湿度对南京北郊卩^%中

二次无机离子生成演化的影响[J].生态环境学报，

2018,

27(4)：

714-721.[12]

明石家庄市大气PM25存在明显的二次转化。且硫

的二次转化受温度和湿度影响较大，氮的二次转化

黄炯丽，陈志明，莫招育，等.基于高分辨率MARGA分析

桂林市PM2S水溶性离子特征[J

].中国环境科学，2019,

39

(4)：

1

390

-

1

404.受湿度影响不明显。[13]

参考文献：高嵩，范美益，曹芳，等.基于高分辨率在线气溶胶监

测仪数据分析南京北郊冬季PM^中水溶性离子污染特性[J

].

科学技术与工程，2018,

18

(11)：

337-342.[1]

[2

]

喻义勇，王苏蓉，秦玮.大气细颗粒物在线源解析方法研[14]

[15]

杨留明，王申博，郝

祺，等.郑州市PM^中水溶性离子

究进展[J].环境监测管理与技术，2015,

27

(3)：

12-

17.高知义.大气细颗粒物人群暴露的健康影响及遗传易感性研特征及来源分析[J].环境科学，2019(7)：

1-12.刘

军.南京市PMzs中水溶性离子季节变化特征[J

].污染防

究[D].复旦大学，2010.[3

]

Guo

S,

Hu

M,

Zamora

M

L,

et

al.

Elucidating

severe

urban haze

治技术，2020,

33(3)：

43-44,

60.[16]

任

娇，尹诗杰，郭淑芬.太原市大气PMzs中水溶性离子

的季节污染特征及来源分析[J].环境科学学报，2020

(10

):ion

in

China[

J

].

Proceedings

of

the

National

Academy

of

Sciences,

2014,111(49):

17

373

-

17

37&[4

]

Tadano Y

S,

Borillo

G

C, Godoi

A

F

L,

et

al.

Gaseous

emissions

from

a

heavy-duty

engine

equipped

with

SCR

after

treatment

system

and

fiielled

with

diesel

and

biodiesel:

assessment

of

pollutant

dispersion

and

health

risk[

J

].

Science

of

the

Total

Environment,

2014,

500:

64

—

71.[17]

吕哲•石家庄市PMzs水溶性离子化学特征与来源解析[D ].

抚州：东华理工大学，2019.[18]

冯炎鹏，张军科，黄小娟，等.成都夏冬季PM药中水溶性

无机离子污染特征[J].环境科学，2020,

41(7)：

3

012­3

020.[5]

林昕，曹芳，翟晓瑶，等.中国典型城市冬季大气细颗

[19

]栾玉荣.我国多站点主要水溶性气溶胶的空间分布和时间变

化特征[D].北京：中国气象科学研究院，2008.[20]

[21]

孟琛琛.邯郸市PMzs化学组分特征研究[D].邯郸：河北工

粒物水溶性离子特征及来源分析[J].生态环境学报，

2019,

28

(

2)：

307-315.[6]

陈静，杨鹏，韩军彩，等.基于高分辨率MARGA数据

分析石家庄PM^成分谱特征[J].中国环境科学，2015,

35

(9)：

2

594

-

2

604.程大学，2015.王念飞，陈

阳，郝庆菊，等.苏州市PM2.5中水溶性离子

的季节变化及来源分析[J].环境科学，2016,

37

(

12)：

[7

]

Feng

Y

P,

Zhang J

K,

Huang

X

J,

et

al.

Pollution

Characteristics

of

Water-soluble

Inorganic

Ions

in

Chengdu in

Summer

and

Winter.

4

482 -

4

489.[22]

高

嵩，范美益，曹

芳，等.基于高分辨率在线气溶胶监

[J

].

Huan

jing

ke

xue=

Huanjing kexue, 2020,41(

7).[8]

测仪数据分析南京北郊冬季PM^中水溶性离子污染特性[J

].

科学技术与工程，2018,

18

(11)：

337-342.唐孝炎，张远航，邵

敏.大气环境化学[M].高等教育出版

社，2006(2)：

308

-

309.李永麒，张国斌•太原市春季大气PRG中水溶性离子在线

观测分析[J].环境化学，2017,

36(8)：

1

777

-

1

784.[23

]

Wang

Y,

Zhuang

G

S, Zhang

X

Y,

et

al.

The

ion

chemistry,

seasonal

cycle

and

sources

of

PM25

and

TSP

aerosol

in

Shanghai

[J].

Atmospheric

Environment,

2005,40(

16):

2

935

-

2

952.[9]

[10

]乔利平.利用在线高分辨观测手段研究烟花爆竹燃放的大气

vwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwws/w(上接第135页)multifunctional

tool

for

comprehensive

characterization

of

polymers

and

their

degradation

products

[

J

].

J

Chromatogr

A,

[29

]

ELERT

A

M,

BECKER

R,

DUEMICHEN

E,

et

al.

Comparison

of

di琏rent

methods

for

MP

detection:

What

can

we

learn

from

them,

2019,1

592:133

-

why

asking

the

right

question

before

measurements

matters

[

J

].

Environmental

Pollution,

2017(

12):

1

256

—

1

264.[28

]

HINTERSTEINER

I,

HIMMELSBACH

M,

BUCHBERGER

W

W

Characterization

and

quantitation

of

polyolefin

microplastics

in

personal-careproducts

using

high

temperature

gel-permeation

chromatography]

J

].

Analytical

and

Bioanalytical

Chemistry,

2015

[30]

DUMICHEN

E,

BARTHEL A

K,

BRAUN

U,

et al.

Analysis

of

polyethylene

microplastics

in

environmental

samples,

using

a

thermal

decomposition

method[

J

].

Water

Research,

2015,

49

(4):1

253-1259.(22)：

451-457.(上接第144页)[12]

[13]

于宏伟，胡梦璇，封卓帆，等.葡萄糖漫反射三级近红外光

谱研究[J]•中国甜菜糖业，2020

(1)：

8-15.[14]武玉洁，王丽欣，封卓帆，等.大米蛋白质酰胺m带三级

红外光谱研究[j].湖南文理学院学报(自然科学版)，

武玉洁，常

明，杨若冰，等.涤纶晶体结构三级红外光谱

研究[J].红外技术，2020,

42

(

6)：

589-597.2020,

32

(1)：

12-16.151

2023年8月2日发(作者：)

第44卷第1期2021年1月煤炭与化工Coal

and

Chemical

IndustryVol.44

.

2021化工分析与检测基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征安学文，倪爽英，赵卫凤，王洪华，孟琛琛，宿文康(河北省生态环境科学研究院，河北石家庄050037)摘

要：2018年12月1日~2019年11月30日利用高时间分辨率在线气体及气溶胶成分监

测系统(MARGA)监测石家庄市大气PMz5水溶性离子质量浓度，结合气态污染物和气象监

测数据，分析了石家庄全年PM25及其水溶性离子污染特征。结果表明，监测期间PM25水溶

性离子年均质量浓度为43.9

±43.1

jig-in-3,在PM^中占比为58.2%,质量浓度由大到小排序

为

NO3->S042->NH44>Cl>Ca24>K+>Na+>Mg2+o

季节变化特征为冬季(70.1

刚山刁

>

秋季(40.3

/xg-m-3)

>春季(37.5Aig-m-3)

>夏季(28.1胎诚彳)。水溶性离子四季总体均处于“富铁”状

态，夏季NH?主要以(NHJjSO。和NH^NOs形式存在，同时还存在部分NH4C1；冬季NH4+主要

以(NH4)2S04为主。NO37SO42-比值均值为1.61,可认为监测期间石家庄受移动源影响为主，且

秋季影响最大。SOR、NOR小时均值分别为0.31和0.21,存在明显的二次转化。关键词：MARGA；石家庄；水溶性离子；二次转化

中图分类号：X831

文献标识码：B

文章编号：2095-5979

(

2021)

01-0145-07Analysis

of

PM2.5

water-soluble

ionic

pollution

characteristics

in

Shijiazhuang

based

on

high

resolution

MARGAAn

Xuewen,

Ni

Shuangying,

Zhao

Weifeng,

Wang

Honghua,

Meng

Chenchen,

Su

Wenkang(Hebei

Provincial

Academy

Environmental

Science,

Shijiazhuang

050037,

China)Abstract:

From

December

1,

2018

to

November

30,

2019,

the

high

time

resolution

online gas

and

aerosol

composition

monitoring

system

(MARGA)

was

used

to

monitor

the

mass

concentration

of

atmospheric

PM2.5

water-soluble

ions

in

Shijiazhuang

city,

combining

with

the

gaseous

pollutants

and

meteorological

monitoring

data

analyze

the

pollution

characteristics

of

PM2.5

and

its

water-soluble

ions

before

and

after

the

spring

festival.

The

results

showed,

that

during

the

monitoring

period,

the

average

annual

mass

concentration

of water-soluble

ions

of

PM2.5

was

43.9

±

43.1

yg

'm-3,

which

accounted

for

58.2%

of

PM25,

and

the

order

of

mass

concentration

was

NO3~>SO42~>NH4+>C1—>Ca2+>K+>Na+>Mg2+.

The

characteristics

of

seasonal

changes

are:

winter

(70.1

口g•

m-3)>autumn

(40.3

/xg

•

m-3)>spring

(37.5

Rg•

m-3)>sunimer

(28.1

/zg

•

m~3).

Water-soluble

ions

are

in

the

"ammonium-rich**

state

in

all

four

seasons.

In

summer,

NH4*

mainly

exists

in

the

:form

of

(NH4)^O4,

and

NHiNC^,

and

there is

also

some

NH4CI;

in

winter,

NH4+

was

mainly

(NH^SO^

The

average

value

of

NCV/SCh2-

ratio

was

1.61,

it

can

be

considered

that

Shijiazhuang

was

mainly

afiected

by

mobile

sources

during

the

monitoring

period,

and

the

impact

was

greatest

in

autumn.

The

hourly

average

values

of

SOR

and

NOR

were

0.31

and

0.21

respectively

and

there

was

obvious

secondary

words:

MARGA;

water-soluble

ions;

secondary

conversion0引言大气细颗粒物（pmQ是造成空气灰霾的主要责任编辑：索喜梅 DOI：

10.19286/.2021.01.038原因之一，且因其明显有害身体健康，而受到人们

的关注。PM25化学组分特性及反应机制是目前颗粒物作者简介：安学文（1994—）,男，河北安国人，硕士。引用格式：安学文，倪爽英，赵卫凤，等•基于高分辨率MARGA分析石家庄市水溶性离子特征[J].煤炭与化工，2021,

44

（1）：

145-15L1452021年第1期煤炭与化工第44卷研究的重点，水溶性离子是其重要组分，尤其二次

离子(SNA),其质量浓度在总水溶性离子中占比

高达70%

-85%,在PM2.5中占比可达20%

~

50%o由于SNA中S(V-其效消光系数高，故成为影

响能见度的重要因素；N(V对大气酸沉降有明显

贡献，与能见度也有一定关系；NH4+为气态氨与

二次污染物硫酸和硝酸的中和产物，是二次污染的

标志性产物。MARGA可对颗粒物中水溶性离子在线监测，

因其分辨率高及连续性强成为重要研究手段之一。

目前，利用MARGA研究颗粒物中水溶性离子污染

特征工作全国重点城市均在陆续开展。黄炯丽等研究了桂林夏季水溶性离子与气象要

素相关性。高嵩等研究了南京冬季二次离子结合方式并利

用主成分分析对PM25中水溶性离子来源进行解析

研究。杨留明等分析了郑州2018年水溶性离子季节

分布特征，并对二次离子的转化机制进行研究。石家庄市地处河北省中南部，跨太行山地和华

北平原两大地貌，为京津冀及周边大气污染传输通

道城市之一。2019年在全国168个重点城市中，

石家庄排名倒数第三，PM2.5浓度63

pug/m3

(实况

数据),全年PM25为首要污染物天数达106

d,占

全年29%,

PM25污染形势依然严峻，空气质量备

受关注。利用在线设备监测研究石家庄市PM25水溶性

离子特征鲜有报道，本研究利用高分辨率MARGA

对石家庄市2018-12-1日~

2019-11-31日开展为

期一年的监测，分析了期间水溶性离子成分谱特

征，相关性分析及二次组分的占比及转化，以期为

石家庄市大气污染防治工作提供参考。1材料与方法1.1监测地点和时间本实验在河北省灰霾污染防控重点实验室开

展，位于河北省石家庄市区东南，石家庄学院尚知

楼(38.02°

N,

114.59°

E)五楼楼顶，监测点高度

为

20

mo该监测点东、西、北三面环路，其中北100

m

为珠江大道；西250

m处为封龙大道，750

m为新

元高速；东300

m为珠峰大道。周围主要为商住混

合区和学校，人口比较密集，车流量较大可代表交

通、商住混合区。监测时间为2018-12-01〜2019-11-30。四季划

146分

为冬季

(2018-12-2019-02)、春

季

(2019-03^2019-05)、夏季(2019-06~2019-08)、

秋季(2019-09-2019-11)

o监测点位如图1所示。图1监测点位Fig.

1

Monitoring

point

location1.2监测设备利用ADI

2080型离子在线分析仪(MARGA),

针对环境空气中气体组分及PM25中水溶性无机离

子进行监测，时间分辨率为lh,相比于手工采样，

具有连续性强，分辨率高等特点。真空泵以1

m3/h流量将大气样品经PM】切割头

抽入采样箱，旋转式液体气蚀器(WRD)对可溶性气

体进行定量吸收，气溶胶则被蒸汽喷射气溶胶收集

器(SJAC)捕获。WRD和SJAC吸收液分别被分析箱中的25

mL

滴定管收集，脱气并与内标混合后，经由阴、阳离

子色谱分析分别对阴离子和阳离子进行检测，同时

测定一定浓度内标样品liBr溶液作为内标校正。

样品与内标样品同时测定，以保证数据的有效性。本研究同时利用美国赛默飞世尔公司生产的

FH62C-14型0射线法PMi颗粒物监测仪,5030i

型PM25同步混合监测仪，43i型脉冲荧光法S02分

析仪,42i-HL化学发光法NO-NO2-NOx分析仪,

48i型紫外光度法03分析仪对3种颗粒物及S02、

NO%、O3等气态污染物进行同步监测。气象数据及能见度均为ASP31-UV型全自动

太阳辐射仪在线监测小时数据。2结果与讨论2.1监测期间空气质量状况及气象要素监测期间，平均气温为15.5

r,平均相对湿

度为43.3%,主导风向为西南风，小时平均风速为

1.8

m-s-1,静风频率为5.4%,扩散条件较好。环境空气优良天数为168

d

(占比46.0%,优

16

d,良152

d)；轻度污染为116

d

(占比31.8%)；

中度污染为48

d

(占比13.2%);重度污染为27

d

(占比7.4%)；严重污染为6

d

(占比1.6%)

o安学文等:基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM25水溶性离子特征2021年第1期首要污染物为PM2.5的天数为108

d

(占比

30.9%)

,。3

的天数为 131d

(占比

37.5%)

,

PM】。

(占比

2.9%)

opm25及其水溶性离子浓度与风速风向分布情

的天数为100

d

(占比28.7%),

N02的天数为10

d况如图2所示。04.3..53..02G.52S0S1.'1...04.5Z.03..53..04

.50GHS、M蛾图2

PM2.5及其水溶性离子浓度与风速风向分布情况Fig.

2

The

distribution

of PM25

and

its

water-soluble

ions

concentration

and

wind

speed

wind

direction由图2可知，当风向为西北，风速为1・0~

方向。2.25皿・「和2.75~4111・『及风向为西南，风速为

1.0~3.0m・s-i时，PM?,及其水溶性离子浓度均

较高。主要污染源分布在监测点位西北方和西南

2.2水溶性离子成分谱特征监测期间石家庄市水溶性离子成分谱特征见

表1。表1监测期间石家庄市水溶性离子成分谱特征Table

1

The

characteristics

of

water-soluble

ions

in Shijiazhuang

during

monitoring时段冬春夏Na+K+M00.2

±0.10.2

±0.10.1

±0.10.1

±0.10.1

±0.1Ca2^ci-7.0

±4.81.9

±2.1NH4+no3-25.6

±

22.016.4

±

18.99.8

±

10.0SO右SNA离子合计pm25146.5

±

105.20.4

±0.31.5

±2.20.4

±0.31.0

±0.517.1

±

15.3&7 ±9.317.4

±20.660.2 ±55.333.5

±

35.026.5

±

20.470.1

±5&637.5

±

36.72&1

±21.00.2

±0.10.1

±0.11.7

±1.60.8

±

0.98.3

±

7.99.2

±6.18.7

±

6.758.3

±

54.60.1

±0.10.3 ±0.30.6

±

0.77.6 ±5.89.8

±

8.810.8

±11.038.1 ±23.359.9 ±46.3秋0.2

±0.20.2

±0.21.0

±1.01.1

±1.12.0

±2.02.8

±

3.718.4

±

20.417.5

±

19.236.8

±

34.439.2 ±40.340.3

±

35.5全年0.6

±1.410.9

±

12.543.9

±43.175.4 ±

76.7由表1可以看出，监测期间石家庄市pm25中

各水溶性离子年均质量浓度为43.9

±43.1

Mg-

为冬季(70.1/ig-m-3)

>秋季(40.3陛・/)

>春季

(37.5Mg-m-3)

>

夏季(28.1

Mg-m-3),分别占

PM23

m-3,其高于南京市(28.7/zg-m-3)，低于太原市

(65.5±30.4/ig-m-3),与郑州市(42.7

±

39.8/ig-m-3)

相当。的

47.8%,

67.3%、64.3%

和

73.8%。夏季

PM25

中

水溶性离子占比显著高于冬季，与成都冬夏季研究

中(冬季52.9%,夏季53.3%)水溶性离子对PM2&

的贡献相近的结论存在较大差异，可能与石家庄是

冬季供暖，PM?疔中碳质组分占比较大有关。石家庄市水溶性离子在PM25中占比为58.2%,

表明水溶性离子是PM2.5重要组分。按照质量浓度

由大到小,水溶性离子排序为NO3-

>SO42-

>NH4+

>Cl>Ca2+>K+>Na4>Mg2+,与吕哲在

2017

~

2018

年秋

冬季对石家庄的研究结果(60.5

±38.7/ig・111刁)相

冬春夏秋四季中SNA

(SO42

N03

NH4+)占

水溶性离子分别为85.9%、89.3%、94.3%和

比，排序一致，本研究秋冬季浓度均值(55・2pg・

91.3%o除C0、Mg2*春季浓度最高外，其余离子

均冬季最高。m-3)下降8.8%,表明石家庄市减排力度较大，空

气质量逐年改善。2.3水溶性离子时间变化特征2.3.1

逐季节变化特征石家庄市PM25水溶性离子质量浓度季节变化

C0和M尹主要为粗粒子模态，为扬尘的示踪

离子，表明石家庄冬季扬尘污染较重。C1-冬季质量浓度显著高于其他季节4.0

~

10.7

倍、S(v-冬季质量浓度高于其他季节1.9

~

2.1倍,

二者均为化石燃料燃烧示踪离子，表明冬季燃煤是

1472021年第1期煤炭与化工所示。第44卷水溶性离子重要来源之一。水溶性离子浓度季节特

征如图3所示。80

-□

□

由图5可以看出，总水溶性离子浓度冬、春、

夏三季均呈现单峰变化规律，秋季呈现双峰变化规

□

「亦律。春夏季峰值出现在8时左右，谷值出现在18

时左右，可能为晚高峰机动车排放与夜间边界层下

降，扩散条件变差所致。10.917.570

-宓Ca加芯

M/NK+

二

Na+•50

-冬W40

-蚤30

-礬20

-UI60

-25.6&3&716.48.7wwv9.29.8冬季在23时出现峰值，14时出现谷值，总体

夜晚浓度高于白昼。18.4秋季在11时和23时分别出现一个峰值，7时

和17时分别出现一个谷值。10

-0

-7.69.810.84

#

i疵

冬年SNA冬季浓度总体呈现白昼低、夜间高的特

点，峰值均出现在23时；S(V-春夏秋三季日变化

图3水溶性离子浓度季节特征Fig.

3

The

seasonal

characteristics of

不明显，总体呈现夜间低、白昼高的特点；NH4+

water-soluble

ion

concentration和NO3-春夏季均呈现单峰变化趋势，峰值出现在

8时左右，谷值出现在19时左右主要受扩散条件

影响，秋季则均为双峰变化。C1-,

Na

C0四季

均呈现单峰变化，冬季日变化最为明显；K+冬季

2.3.2逐月变化特征监测期间，水溶性离子浓度逐月变化特征如图

4所示。由图4可以看出，总水溶性离子浓度呈现

2月最高，波动下降至8月后逐月上升；Na+和C「

浓度均为1月最高，后逐月下降，8月达到最低，

呈现单峰变化春夏秋三季日变化不明显,M/四季

均为双峰变化特征。2.4二次转化机制2.4.1

二次离子存在形式后逐渐上升；Ca2+和M0浓度除7~9月较低外，

其他月无明显变化规律；K+浓度12~2月逐月上

升，3〜11月变化不明显；SNA浓度1〜2月逐月上

升，且显著高于其他月份。2.3.3

逐小时变化特征N03-.

NH4+和SO?-

3种二次离子是水溶性离

子中含量最多，也是PM25的主要组分之一，3种

离子的结合方式、二次转化机理成为研究热点之

一。PM25中阴离子结合特征如图6所示。监测期间，水溶性离子浓度逐小时变化如图5

0l.o

8

6o.o

4

o.2

o.0

6

4

2

0-9124789101图4水溶性离子浓度逐月变化特征Fig.

4

The

characteristics

of

monthly variation

of

water-soluble

ion

concentration148安学文等:基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征2021年第1期o.6

5

4

3

2

1

3春—夏一-秋Xo冬一春一夏—愁GJU.J)2

4+

%DWGJU.5..0J"1.5

668

6

4

2

+ZEO(¥{・)GJU&TI)GJU・IoluTri)>HN冬

春

秋由图6可以看出，根据3种二次离子的物质量

浓度，监测期间PM2&中主要阴离子的结合方式,

由n(NlV)与2n(S(V-)关系可知，四季中样品点均位

于1

:

1线上方，较为充足，可完全中和S(V-而形

成(NH^SCh,处于“富钱”状态。由n(NH4+)与2n(S(V-)+n(NO3-)关系可知，样品

点大部分贴近1

:

1线上方，仅春夏浓度较低的部

分样品点NH4"不足以完全中和SO42-和NO3-，总体

G2TI)GON

141

12

1106

4

2

0图5水溶性离子浓度逐小时变化特征Fig.

5

The

characteristics

of

hourly

variation

of

water-soluble

Ion

concentrationGJn&n)JOS

处于“富钱”状态。由

n(NIV)与

2n(SO42-)+n(NO3-)+n(Cl-)关系可知，

样品点分布于1

:

1线两侧，总体仍处于“富鞍”

状态，夏季两者回归曲线为y二1.138

8%+

0.007

6,

NH4+相对充足,NH/主要以(NH4)2SO4和NH^Os

形式存在，同时还存在部分NH4CI;冬季两者回归

曲线为y=1.035

4

%-0.059

9,总体离子浓度较低时

NHf相对匮乏，NHf不足以中和全部的SO42

NO3-和C「，由于硫酸饱和蒸气压较低，更容易存

在于颗粒相中,优先与NH4+结合为(NH4)2S04oNO3-与SO?-质量浓度的比值常作为固定源和

移动源的比例指示,冬春夏秋四季N03-与SO?-比

图6

PM2.5中阴离子结合特征Fig.

6

The

characteristics

of

anion

binding

in

PM25值均值分别为1.47、1.98、1.06和2.11,均大于1,

可认为监测期间石家庄受移动源影响为主，且秋季

影响最大。对比其他城市PM25水溶性离子N03-与S042-

比值均值可知，本研究(1.61)与苏州(1.54)相

当，高于南京(1.00

±

0.51)

o

2.4.2二次转化机制探讨硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)分别可用

来表示SO2、NO?的二次转化作用强弱。研究表明,

SOR和NOR的值越大，硫氧化过程和氮氧化过程1492021年第1期煤炭与化工第44卷越强，SOR和NOR>0.1时，有明显的二次转化反

应发生。SOR最高相符。NOR与NO”呈负相关(厂-0.53),

并与。3

(cO.55)和气温(r=0.42)呈正相关，与

采样监测期间，SOR、NOR小时均值分别为

0.31和0.21,说明石家庄市大气PMz5存在明显的

二次转化。计算公式见公式(1)和(2)。相对湿度(r=0.25)相关性无统计学意义，提示石

家庄大气中的气态NOx主要在白天通过与03的光

化学反应，转化为NCV,夜间的非均相化学反应

不明显。不同时段SOR与NOR对比分析见表2。表2不同时段SOR与NOR对比分析[-SO4

]

"6

[

SO?

]

/64

[SO；

]

62

!

I"

_Table 2

Comparison of

SOR

and

NOR

in

different periods时段冬(2)SORNORNOR0.250.19[SO；]/62[S

]/46+[SO

]/30春夏0.290.350.330.310.210.23式中：[nass-SO鬥为SO?-中非海盐成分；[nass-SOf]

=[S(V-]-0.2517*[Na+];[]为质量浓度，(ng/m%SOR与SO2呈负相关(r=-0.73)，并与。3

秋全年0.190.21由表2可以看出，SOR季节变化特征为夏季〉

秋季〉春季〉冬季，四季NOR相差不大，总体表

现为夏季〉春季〉秋季=冬季。(r=0.63)、相对湿度(r=0.68)和气温(r=0.71)均

呈正相关。大气中的SO2通过与O3、・OH发生均

相氧化反应，在水汽及气溶胶液滴表面发生非均相

PMz5、SOR、NOR、气态污染物(SO?、。3

和

NO”)和气象因素(湿度、气温和风速)的相关性见

氧化反应2种途径而转化为SO右，由此可见较高

的温度和湿度会促进二次转化的过程，与郑州夏季

表3O表3

PM/、SOR、NOR、气态污染物(SO?、和NOJ和气象因素(湿度、气温和风速)的相关性Table

3 The

correlationt

between

PM25,

SOR, NOR,

gaseous

pollutants

(SO2,

O3

and

NOJ

and meteorological

factors

(humidity,

temperature,

wind

speed)pm25PMzsSORSORNORso2NOxO3气温风速10.62**0.55**-0.19-0.281NOR0.56**-0.73**1-0.24*SO2NOx10.20*0.08-0.72**-0.66**-0.36**-0.53**1-0.59**-0.08O3湿度气温风速0.35*-0.18**063**0.68**0.55**10.25-0.23**1-0.39*-0.61**0.71**-0.35*0.42**-0.11*-0.64**-0.22**0.88**-0.32**0.090.19*1-0.15*-0.13**1注：*

p<0.05 ,

**

p<0.01由表3可以看出，PM25与SOR和NOR相关系

为58.2%,为PM?,重要组分。按照质量浓度由大

到倆序为

NOs'StV'NH^CbCaZ+'K+'NaAM/。(3)

水溶性离子质量浓度季节变化特征为冬

数分别为0.62和0.55,表明PM2.5和SOR、NOR之

间存在显著正相关关系，验证了二次转化对PMm

的贡献。季(70.1“g・m-3)

>

秋季(40.3

“g・m-3)

>

春季

(37.5

“g・mT)

>

夏季(28.1/ig*m-3),分另!J 占

PM25

3结论(1)

主要污染源分布在监测点位西北方和西

南方向，当西北风向，风速在1.0~4m・s"及西南

的

47.8%、67.3%、64.3%和

73.8%。呈现

2

月最

高，波动下降至8月后逐月上升的月度变化规律；

呈现冬春夏三季单峰变化，秋季双峰变化，白昼低

夜间高的日变化规律。(4)

PM^中水溶性离子四季总体均处于“富

风向，风速为1.0~3.0m・s"时，PM25及其水溶性

离子浓度均较高。(2)

监测期间，石家庄市PM25水溶性离子年钱”状态，夏季NIV主要以(NH4)2SO4和NH^NOs

均质量浓度为43.9

±43.1

150在PM25中占比

形式存在，同时存在部分NH4CI;冬季NIV主要 安学文等：基于高分辨率MARGA分析石家庄市PM2.5水溶性离子特征2021年第1期以(NH4)2S()4

为主。NO3-和SO右比值均值为1.61,可认为监测期

间石家庄受移动源影响为主，且秋季影响最大。SOR和NOR小时均值分别为0.31和0.21,说

[11]

污染物理化特征[J].环境科学学报，2014,

34(9)：

2

398

-2

406.刘寿东，张

莉，张园园，等•温湿度对南京北郊卩^%中

二次无机离子生成演化的影响[J].生态环境学报，

2018,

27(4)：

714-721.[12]

明石家庄市大气PM25存在明显的二次转化。且硫

的二次转化受温度和湿度影响较大，氮的二次转化

黄炯丽，陈志明，莫招育，等.基于高分辨率MARGA分析

桂林市PM2S水溶性离子特征[J

].中国环境科学，2019,

39

(4)：

1

390

-

1

404.受湿度影响不明显。[13]

参考文献：高嵩，范美益，曹芳，等.基于高分辨率在线气溶胶监

测仪数据分析南京北郊冬季PM^中水溶性离子污染特性[J

].

科学技术与工程，2018,

18

(11)：

337-342.[1]

[2

]

喻义勇，王苏蓉，秦玮.大气细颗粒物在线源解析方法研[14]

[15]

杨留明，王申博，郝

祺，等.郑州市PM^中水溶性离子

究进展[J].环境监测管理与技术，2015,

27

(3)：

12-

17.高知义.大气细颗粒物人群暴露的健康影响及遗传易感性研特征及来源分析[J].环境科学，2019(7)：

1-12.刘

军.南京市PMzs中水溶性离子季节变化特征[J

].污染防

究[D].复旦大学，2010.[3

]

Guo

S,

Hu

M,

Zamora

M

L,

et

al.

Elucidating

severe

urban haze

治技术，2020,

33(3)：

43-44,

60.[16]

任

娇，尹诗杰，郭淑芬.太原市大气PMzs中水溶性离子

的季节污染特征及来源分析[J].环境科学学报，2020

(10

):ion

in

China[

J

].

Proceedings

of

the

National

Academy

of

Sciences,

2014,111(49):

17

373

-

17

37&[4

]

Tadano Y

S,

Borillo

G

C, Godoi

A

F

L,

et

al.

Gaseous

emissions

from

a

heavy-duty

engine

equipped

with

SCR

after

treatment

system

and

fiielled

with

diesel

and

biodiesel:

assessment

of

pollutant

dispersion

and

health

risk[

J

].

Science

of

the

Total

Environment,

2014,

500:

64

—

71.[17]

吕哲•石家庄市PMzs水溶性离子化学特征与来源解析[D ].

抚州：东华理工大学，2019.[18]

冯炎鹏，张军科，黄小娟，等.成都夏冬季PM药中水溶性

无机离子污染特征[J].环境科学，2020,

41(7)：

3

012­3

020.[5]

林昕，曹芳，翟晓瑶，等.中国典型城市冬季大气细颗

[19

]栾玉荣.我国多站点主要水溶性气溶胶的空间分布和时间变

化特征[D].北京：中国气象科学研究院，2008.[20]

[21]

孟琛琛.邯郸市PMzs化学组分特征研究[D].邯郸：河北工

粒物水溶性离子特征及来源分析[J].生态环境学报，

2019,

28

(

2)：

307-315.[6]

陈静，杨鹏，韩军彩，等.基于高分辨率MARGA数据

分析石家庄PM^成分谱特征[J].中国环境科学，2015,

35

(9)：

2

594

-

2

604.程大学，2015.王念飞，陈

阳，郝庆菊，等.苏州市PM2.5中水溶性离子

的季节变化及来源分析[J].环境科学，2016,

37

(

12)：

[7

]

Feng

Y

P,

Zhang J

K,

Huang

X

J,

et

al.

Pollution

Characteristics

of

Water-soluble

Inorganic

Ions

in

Chengdu in

Summer

and

Winter.

4

482 -

4

489.[22]

高

嵩，范美益，曹

芳，等.基于高分辨率在线气溶胶监

[J

].

Huan

jing

ke

xue=

Huanjing kexue, 2020,41(

7).[8]

测仪数据分析南京北郊冬季PM^中水溶性离子污染特性[J

].

科学技术与工程，2018,

18

(11)：

337-342.唐孝炎，张远航，邵

敏.大气环境化学[M].高等教育出版

社，2006(2)：

308

-

309.李永麒，张国斌•太原市春季大气PRG中水溶性离子在线

观测分析[J].环境化学，2017,

36(8)：

1

777

-

1

784.[23

]

Wang

Y,

Zhuang

G

S, Zhang

X

Y,

et

al.

The

ion

chemistry,

seasonal

cycle

and

sources

of

PM25

and

TSP

aerosol

in

Shanghai

[J].

Atmospheric

Environment,

2005,40(

16):

2

935

-

2

952.[9]

[10

]乔利平.利用在线高分辨观测手段研究烟花爆竹燃放的大气

vwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwws/w(上接第135页)multifunctional

tool

for

comprehensive

characterization

of

polymers

and

their

degradation

products

[

J

].

J

Chromatogr

A,

[29

]

ELERT

A

M,

BECKER

R,

DUEMICHEN

E,

et

al.

Comparison

of

di琏rent

methods

for

MP

detection:

What

can

we

learn

from

them,

2019,1

592:133

-

why

asking

the

right

question

before

measurements

matters

[

J

].

Environmental

Pollution,

2017(

12):

1

256

—

1

264.[28

]

HINTERSTEINER

I,

HIMMELSBACH

M,

BUCHBERGER

W

W

Characterization

and

quantitation

of

polyolefin

microplastics

in

personal-careproducts

using

high

temperature

gel-permeation

chromatography]

J

].

Analytical

and

Bioanalytical

Chemistry,

2015

[30]

DUMICHEN

E,

BARTHEL A

K,

BRAUN

U,

et al.

Analysis

of

polyethylene

microplastics

in

environmental

samples,

using

a

thermal

decomposition

method[

J

].

Water

Research,

2015,

49

(4):1

253-1259.(22)：

451-457.(上接第144页)[12]

[13]

于宏伟，胡梦璇，封卓帆，等.葡萄糖漫反射三级近红外光

谱研究[J]•中国甜菜糖业，2020

(1)：

8-15.[14]武玉洁，王丽欣，封卓帆，等.大米蛋白质酰胺m带三级

红外光谱研究[j].湖南文理学院学报(自然科学版)，

武玉洁，常

明，杨若冰，等.涤纶晶体结构三级红外光谱

研究[J].红外技术，2020,

42

(

6)：

589-597.2020,

32

(1)：

12-16.151