北京城区不同组分PM_2.5散射特性及来源分析

来源：环境科学杂志2023年第1期北京时间：

作者：曹阳,王陈婧,景宽,王琴,刘保献,安欣欣

单位：北京市生态环境监测中心, 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室, 北京 100048,北京市生态环境监测中心, 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室, 北京 100048,北京市生态环境监测中心, 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室, 北京 100048,北京市生态环境监测中心, 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室, 北京 100048,北京市生态环境监测中心, 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室, 北京 100048,北京市生态环境监测中心, 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室, 北京 100048

摘要：近年来北京城区PM_2.5浓度下降伴随其中二次离子占比升高，为探索不同组分PM_2.5散射特性及其来源，于2020年12月至2021年11月开展了小时分辨率的PM_2.5及其组分浓度和散射系数的连续在线监测，分析了PM_2.5组分及散射的特征和来源.结果表明，研究期间北京城区PM_2.5最主要组分为NO₃-，PM_2.5中ω（NO₃-）和ω（SNA）分别为24%和46%.根据浓度和组分占比将PM_2.5划分为6种类型：优型出现频率最高，为56%，四季分布均匀，PM_2.5中ω（SNA）、ω（OM）和ω（FS）相当，分别为32%、32%和28%；沙尘（D）型和OM （O）型全年出现频率较低，分别以FS和OM为主要组分，PM_2.5中ω（FS）和ω（OM）分别为66%和46%，主要分布于春季和夏季；OM+SO₄2-（OS）型多分布于夏季午后，OM+NO₃-（ON）型多分布于冬季凌晨和上午，NO₃-（N）型多分布于春季及每日07：00前后.低湿（相对湿度<40%）条件，N型PM_2.5的MSE最高，为4.3m2 ·g-1，D型最低，为2.1m2 ·g-1，体现了二次盐类的高散射能力，MSE随相对湿度增加而增大，高湿（相对湿度>80%）条件，多类型PM_2.5的MSE升高为低湿的1.5~1.8倍，SAE结果显示颗粒物粒径随相对湿度增加有增大趋势.非高湿条件下，小时分辨率IMPROVE重构散射系数与实测值拟合较好，R介于0.81~0.97之间，除D型外，斜率介于1.00~1.21之间，N型拟合结果最好；高湿条件下R和斜率分别介于0.82~0.84和0.48~0.53之间.全年B_sca为203.8 Mm-1，N型PM_2.5贡献率最大，为53%，大颗粒NH₄NO₃为主要贡献物质，优型PM_2.5的B_sca为67.2 Mm-1，小颗粒OM为主要贡献物质，与全年B_sca（dry）相比，B_sca放大了1.5倍，其中SNA贡献放大了1.8~2.1倍.NO₃-和相对湿度同时在07：00前后出现最高峰值，导致NH₄NO₃在该时刻B_sca达到最大，SO₄2-峰值主要出现在16：00，（NH₄）₂SO₄的B_sca峰值出现在04：00，OM浓度和其B_sca日变化曲线趋势较一致，双峰分别出现在13：00和20：00.春冬季NO₃-、SO₄2-及OM主要来自太行山脉以东的平原区，夏秋季潜在源区较分散，FS主要潜在源区为春秋季西北向区域；途经华北平原南部、东南部和环渤海东部区域的高湿气流易导致SNA的B_sca潜在源权重贡献因子在该区域的数值增大.

关键词：北京城区,PM2.5组分,散射系数,IMPROVE重构,日变化,潜在源区,