黃山夏季大氣顆粒物中碳粒徑分布特征及其輸送潛在源區(qū)

繆　青，張澤鋒*，李艷偉，段　卿，秦　鑫，2，徐　彬（.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心，中國(guó)氣象局氣溶膠-云-降水重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 20044；2.遼寧省人工影響天氣辦公室，遼寧沈陽(yáng) 006）

黃山夏季大氣顆粒物中碳粒徑分布特征及其輸送潛在源區(qū)

繆青1，張澤鋒1*，李艷偉1，段卿1，秦鑫1，2，徐彬1（1.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心，中國(guó)氣象局氣溶膠-云-降水重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；2.遼寧省人工影響天氣辦公室，遼寧沈陽(yáng) 110016）

采用Anderson 9級(jí)撞擊式采樣器和DRI Model 2001A 熱/光碳分析儀對(duì)2014年6月30日～7月27日期間黃山光明頂大氣氣溶膠中有機(jī)碳（OC）和元素碳（EC）的質(zhì)量濃度進(jìn)行分析，并結(jié)合二次離子和后向軌跡討論其潛在來(lái)源.結(jié)果表明，黃山光明頂OC、EC的平均質(zhì)量濃度在 PM1.1中分別為（2.89±1.40），（0.14±0.19）μg/m3，在 PM2.1中分別為（3.76±2.05），（0.17±0.24）μg/m3，在 PM9.0中分別為（5.60±2.96），（0.18± 0.25）μg/m3.OC和EC主要富集在≤0.43μm段，占PM9.0中OC、EC質(zhì)量濃度的25.97%和51.10%.觀(guān)測(cè)期間EC來(lái)自外部輸送，OC既存在外部輸送也存在局地貢獻(xiàn).根據(jù)后向軌跡模式，觀(guān)測(cè)期間碳質(zhì)顆粒的外部輸送主要來(lái)源為東部城市群以及西北地區(qū)和武漢一帶.

黃山；有機(jī)碳；元素碳；粒徑分布；后向軌跡

碳質(zhì)氣溶膠作為大氣氣溶膠的重要組成部分，對(duì)大氣輻射過(guò)程有重要的影響.碳質(zhì)氣溶膠通常以有機(jī)碳（OC），元素碳（EC）和碳酸鹽（CC）的形式存在.OC和 EC在氣溶膠中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能達(dá)到20% ～50%［1］，CC在大氣氣溶膠中的含量很低，因此通常認(rèn)為總碳為元素碳和有機(jī)碳的相加［2］.元素碳因其對(duì)太陽(yáng)輻射強(qiáng)有較強(qiáng)的吸收作用，會(huì)產(chǎn)生正的輻射強(qiáng)迫，被認(rèn)為是僅次于CO2的氣候變暖增溫組分［3］，而OC可以散射太陽(yáng)輻射，具有冷卻效應(yīng)，部分水溶性有機(jī)碳可以影響云凝結(jié)核性質(zhì)［4］，通過(guò)氣溶膠-云相互作用間接對(duì)氣候產(chǎn)生影響.

考慮含碳?xì)馊苣z的濃度和尺度分布對(duì)氣候影響極為重要，為更清楚地了解OC、EC的時(shí)空分布，我國(guó)目前已經(jīng)開(kāi)展了對(duì)碳質(zhì)氣溶膠的觀(guān)測(cè)工作，主要集中在污染較高的京津［5］、長(zhǎng)江三角洲［6］和珠江三角洲［7］等城市地區(qū)，背景地區(qū)的碳質(zhì)氣溶膠觀(guān)測(cè)近年來(lái)也逐漸開(kāi)始，羅運(yùn)闊等［8］對(duì)我國(guó)南方春季4個(gè)背景地區(qū)PM2.5中碳質(zhì)顆粒組分分析表明，碳質(zhì)顆粒濃度因受到不同污染源和傳輸過(guò)程影響而呈現(xiàn)不同特征.Wang等［9］討論了我國(guó)東部森林地區(qū)異戊二烯和 α-蒎烯兩種揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）對(duì)碳質(zhì)顆粒的貢獻(xiàn)，結(jié)果表明尖峰嶺和長(zhǎng)白山地區(qū)由VOC光致氧化對(duì)OC產(chǎn)生的貢獻(xiàn)分別為0.91%和0.49%.Zhou等［10］于2009年對(duì)我國(guó)衡山春季碳顆粒分析表明云內(nèi)生成和有機(jī)酸的非均相反應(yīng)對(duì)二次有機(jī)氣溶膠有著重要貢獻(xiàn)，使得二次有機(jī)碳占總OC的一半以上，后向軌跡顯示來(lái)自珠江三角洲的遠(yuǎn)距離輸送對(duì)該地區(qū)碳濃度有影響.這些研究表明背景區(qū)域的碳質(zhì)顆粒濃度遠(yuǎn)低于城市地區(qū)，濃度變化也會(huì)因季節(jié)變化、地點(diǎn)差異而變化.

黃山位于中國(guó)安徽省黃山市黃山風(fēng)景區(qū)，山高谷深，與周?chē)皆⑶鹆晷纬蓮?qiáng)烈對(duì)比，且具有云霧多、濕度大的特點(diǎn)，常有云霧形成并籠罩.近年來(lái)對(duì)黃山氣溶膠物理化學(xué)性質(zhì)的觀(guān)測(cè)也在逐漸展開(kāi)，銀燕等［11］討論了氣溶膠數(shù)濃度、譜分布特征及其與氣象因子的關(guān)系，王愛(ài)平等［12］、Wang等［13］討論了氣團(tuán)軌跡分型與顆粒物數(shù)濃度的關(guān)系，Li等［14］分析了黃山不同高度不同粒徑級(jí)的水溶性離子分布特征.Chen等［15］在2012年9月29日～10月9日利用單顆粒質(zhì)譜儀討論了黃山秸稈燃燒期間分檔化學(xué)成分的變化，表明鉀-二次氣溶膠和鉀-元素碳為主要的顆粒類(lèi)型.Pan等［16］討論了2006～2009年黃山黑碳、一氧化碳及其比率的季節(jié)變化、日變化特征.但對(duì)于黃山地區(qū) OC 和 EC的濃度變化，尤其是不同粒徑下的分布特征還鮮有報(bào)道.本文于2014年6月30日～7月27日在黃山光明頂對(duì)大氣顆粒物分級(jí)采樣，旨在了解高山背景區(qū)域碳質(zhì)顆粒分布特征，并對(duì)其來(lái)源進(jìn)行相關(guān)討論.

1　材料與方法

1.1樣品采集

采樣點(diǎn)設(shè)在安徽省黃山風(fēng)景區(qū)的光明頂氣象觀(guān)測(cè)站內(nèi)（30.08°N，118.09°E），海拔1840m.采樣時(shí)間為2014年6月30日～7月27日每日16：00～次日15：00，共23h，其中7月2～3日，7月5～6日缺測(cè)，氣象數(shù)據(jù)為7月份的降水資料（6月30日有降水，缺測(cè)）.采樣儀器為 9級(jí)撞擊式采樣器（Anderson，美國(guó)），采樣流量為 28.3L/min，級(jí)粒徑范圍分別為9.0～10.0、5.8～9.0、4.7～5.8、3.3～4.7、2.1～3.3、1.1～2.1、0.65～1.1、0.43～0.65和≤0.43μm.采樣前將石英濾膜在馬弗爐中以800℃焙燒5h，冷卻后恒溫恒濕箱中平衡24h，用1/100000的精密電子天平稱(chēng)重后密封保存，采樣結(jié)束稱(chēng)重后將樣品平衡24h后稱(chēng)重并密封保存在冰箱中至分析.

1.2樣品分析

采用美國(guó)沙漠所DRI（desert research institute）開(kāi)發(fā)研制的DRI Model 2001A熱/光碳分析儀進(jìn)行定量測(cè)量.該方法的主要測(cè)試原理是：在無(wú)氧的純 He環(huán)境中，逐步加熱樣品，使樣品中有機(jī)碳（OC1、OC2、OC3和OC4）揮發(fā)，然后在含 2%氧氣的氦氣環(huán)境下，使得樣品中的元素碳 （EC1、EC2和EC3）燃燒，樣品中釋放的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)催化氧化爐轉(zhuǎn)化生成CO2，后經(jīng)還原爐經(jīng)MnO2催化，轉(zhuǎn)化為可通過(guò)火焰離子化檢測(cè)器（FID）檢測(cè)的 CH4.無(wú)氧加熱過(guò)程中，部分有機(jī)碳可發(fā)生碳化現(xiàn)象而形成裂解碳，導(dǎo)致有機(jī)碳和元素碳不易區(qū)分.因此，在測(cè)量過(guò)程中，采用633nm的He-Ne激光監(jiān)測(cè)升溫過(guò)程光強(qiáng)的變化，以初始光強(qiáng)作為參照，準(zhǔn)確區(qū)分有機(jī)碳和元素碳的分離點(diǎn)［6］.

取樣品濾膜的1/2放入15mL的一次性 PET瓶中，加入10mL去離子水，超聲波振蕩1h，再使用恒溫振蕩器振蕩 30min，然后放置在冰箱中低溫保存后待測(cè).實(shí)驗(yàn)使用瑞士萬(wàn)通 850professional IC型色譜儀測(cè)量各種水溶性離子成分.儀器檢測(cè)的主要離子成分為陰陽(yáng)離子分離柱型號(hào)分別為Supp5-150和Metrosep C4-150.陰、陽(yáng)離子淋洗液分別為和的吡啶二羧酸［17］.

1.3質(zhì)量控制

每天對(duì)儀器進(jìn)行檢漏，在樣品分析前和結(jié)束后，采用He/CH4標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)儀器進(jìn)行校正，確保初始和最終FID信號(hào)漂移在±3以?xún)?nèi)，校準(zhǔn)峰面積相對(duì)偏差在 5%以?xún)?nèi).分析樣品前，高溫烘烤樣品爐確保除去殘留氣體.為保證數(shù)據(jù)精確可靠，對(duì)每套樣品的空白膜進(jìn)行分析，每10個(gè)樣品隨機(jī)抽取一個(gè)進(jìn)行平行分析，前后誤差在 10%以?xún)?nèi)再進(jìn)行后續(xù)樣品分析.

2結(jié)果與討論

2.1OC和EC質(zhì)量濃度的變化特征

將PM9.0中EC、OC和離子總質(zhì)量濃度作為氣溶膠PM9.0質(zhì)量濃度，圖1給出了黃山采樣期間對(duì)應(yīng)安德森九級(jí)采樣器的各粒徑段中的 EC和OC的質(zhì)量濃度和氣溶膠質(zhì)量濃度的逐日變化情況.觀(guān)測(cè)期間 PM9.0質(zhì)量濃度變化范圍為 9～47μg/m3，總碳占 PM9.0質(zhì)量比變化范圍為 18%～44%，EC和OC變化趨勢(shì)與PM9.0質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)一致，氣溶膠濃度增加，對(duì)應(yīng)日期的OC和EC濃度也較高.從圖1a可以看出，7月份存在多次強(qiáng)降水過(guò)程，降水對(duì)氣溶膠的沖刷作用明顯，黃山1999～2008年 7月份平均降水量在 300mm左右［18］，而此次 7月份觀(guān)測(cè)期間的降水量達(dá)588.4mm，具有典型豐水年降水量特征［19］，7月13～16日期間因濕清除作用，EC在此期間質(zhì)量濃度為0μg/m3，而OC從12日的4.45μg/m3降至16 日 1.71μg/m3，表明降水對(duì) EC的沖刷更為顯著，這可能是 EC在傳輸過(guò)程中老化，與空氣中無(wú)機(jī)鹽成分混合，從而使得EC的濕沉降效率提升［20］.

圖1　采樣期間降水量、EC、OC、PM9.0質(zhì)量濃度及總碳質(zhì)量百分比時(shí)間序列Fig.1　Time series of precipitation，OC，EC，PM9.0mass concentration and mass percent of total carbon during the observation period

本文按空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤9.0μm、≤2.1μm和≤1.1μm分別將顆粒物定義為粗粒子、細(xì)粒子和超細(xì)粒子.PM9.0中，OC和EC日平均質(zhì)量濃度分別為（5.60±2.96），（0.18±0.25）μg/m3；PM2.1中OC和EC 日平均質(zhì)量濃度分別為（3.76±2.05），（0.17± 0.24）μg/m3；PM1.1中OC和EC日平均質(zhì)量濃度分別為（2.89±1.40），（0.14±0.19）μg/m3.表1中列舉了國(guó)內(nèi)外部分地區(qū)的OC和EC的濃度，一般城市站點(diǎn)的EC和OC濃度最高，其次為鄉(xiāng)村站，最低濃度為背景地區(qū)［25］，從表中可以看出觀(guān)測(cè)期間黃山光明頂OC和EC質(zhì)量濃度均處于背景站的較低水平，PM2.1中的OC和EC濃度僅高于熱帶雨林的尖峰嶺站［9］，以及在我國(guó)內(nèi)陸的香格里拉［25］和青藏高原［26］.相比我國(guó)其他高山背景站，遠(yuǎn)低于受華北區(qū)域污染影響的泰山［21］，和華山［24］春季的觀(guān)測(cè)值，OC值接近于衡山［10］觀(guān)測(cè)值.OC和EC質(zhì)量濃度相比海拔相對(duì)較低的長(zhǎng)白山［9］和鼎湖山［9］地區(qū)要低，但OC與國(guó)外溫哥華城市［22］地區(qū)值相當(dāng)，高于法國(guó)的Puy de Dome山［23］.EC質(zhì)量濃度僅高于青藏高原地區(qū)［26］，而 Pan等［16］在 2006～2009年用多角度吸收光度計(jì)測(cè)量出的黃山夏季黑碳濃度為（319.5±225.0）ng/m3，相比之下，本次觀(guān)測(cè)的 EC濃度略低，這與觀(guān)測(cè)期間降雨的強(qiáng)清除作用有關(guān).

表1　國(guó)內(nèi)背景地區(qū)和國(guó)外大氣碳質(zhì)顆粒物中的OC、EC濃度特征Table 1　Concentration characteristics of OC and EC in domestic background area and foreign area

2.2OC、EC在各粒徑段的分布特征

圖2和圖3給出了觀(guān)測(cè)期間OC，EC的平均濃度隨粒徑變化的關(guān)系.圖2的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)安德森采樣器的9個(gè)采樣粒徑，反映OC，EC在九級(jí)采樣器中的富集情況.可以看出，OC平均質(zhì)量濃度在≤0.43μm粒徑段中最高，為（1.45±0.49）μg/m3，其次為 1.1～2.1μm和 0.65～1.1μm粒徑段，分別為（0.87±0.68）μg/m3和（0.83±0.63）μg/m3，占PM9.0中OC的平均總濃度的比例分別為25.97%，15.47%，14.88%.EC平均質(zhì)量濃度在≤0.43μm粒徑段中最高，為（0.09±0.15）μg/m3，占PM9.0中EC平均總濃度的比例為 51.10%，相比廣州地區(qū)［27］粒徑＜0.49μm中的EC、OC分別占PM10中EC、OC總量的 36.6%～72.3%和 40.5%～42.2%，天津地區(qū)［28］的 ρ（EC）和 ρ（OC）占 PM9.0中 EC、OC的 31.6%和19.0%，可以看出，相對(duì)OC，EC更容易富集在粒徑≤0.43μm的粒子上.

圖3為觀(guān)測(cè)期間不同粒徑粒子中EC和OC平均質(zhì)量濃度的對(duì)數(shù)模型圖，其中橫坐標(biāo)為顆粒物的直徑，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)粒徑段的質(zhì)量濃度，總體來(lái)看，觀(guān)測(cè)期間黃山光明頂ρ（OC）和ρ（EC）的粒徑分布呈雙峰型.ρ（OC）細(xì)粒子的峰值位于0.65～1.1μm，粗粒子的峰值位于4.7～5.8μm，EC峰值位于≤0.43μm和0.65～1.1μm段.同2012年背景站青藏高原季風(fēng)后觀(guān)測(cè)值［26］相比，EC峰值都位于0.43μm，OC粗粒子峰值粒徑一致，而OC細(xì)粒子峰值粒徑相比更大.OC包含一次有機(jī)（POC）和二次有機(jī)碳（SOC）.POC主要來(lái)自燃燒過(guò)程的排放，多以細(xì)顆粒存在，同時(shí)非燃燒過(guò)程排放的POC主要為粗粒子；SOC一般認(rèn)為是揮發(fā)性有機(jī)物VOCs通過(guò)O3、NO3和OH自由基氧化生成，并以細(xì)顆粒形式存在.圖中 OC粗粒子的峰值高于細(xì)粒子的峰值，這種雙峰譜形反映了環(huán)境中可能存在不同來(lái)源的 OC.黃山風(fēng)景區(qū)植物覆蓋面積廣、生物種類(lèi)豐富，因此包含植物、土壤和生物排放的POA不容忽視.黃山植物排放大量的異戊二烯、萜烯等揮發(fā)性有機(jī)物VOCs易發(fā)生光致氧化反應(yīng)［29］，且近年來(lái)實(shí)驗(yàn)證明VOCs可以通過(guò)云霧液滴發(fā)生液相反應(yīng)生成低揮發(fā)性有機(jī)物，從而生成 SOA［30］，而黃山光明頂海拔高，夏季光照強(qiáng)，且具有云霧多，濕度大的特征，為SOA的形成提供了條件.因此，觀(guān)測(cè)期間黃山光明頂?shù)拇至Ｗ佣蜲C可能源于植物分解、生物排放的POA，細(xì)粒子段OC可能主要為外部輸送和經(jīng)VOCs生成的 SOC.EC主要由化石燃料和生物質(zhì)不完全燃燒釋放，燃燒源產(chǎn)生的顆粒對(duì)大粒徑粒子的貢獻(xiàn)較小，觀(guān)測(cè)期間EC峰值主要集中在細(xì)粒子段，而黃山無(wú)明顯的局地污染源，因此主要為外部輸送.

圖2　不同粒徑顆粒物中OC和EC的濃度分布Fig.2　Mass concentrations of OC and EC in atmospheric particulates with various diameters粒級(jí)為1：≤0.43μm； 2：0.43～0.65μm； 3：0.65～1.1μm； 4：1.1～2.1μm；5：2.1～3.3μm；6：3.3～4.7μm； 7：4.7～5.8μm； 8：5.8～9.0μm； 9：＞9.0μm

圖3　OC和EC的粒徑分布Fig.3　Log-normal size distribution of OC and EC d（lgDp）為粒徑段粒徑范圍的對(duì)數(shù)之差，即lgDp，max-lgDp，min

2.3OC、EC及與二次離子的相關(guān)性分析

EC主要來(lái)自一次排放且穩(wěn)定，而OC既來(lái)自一次排放也來(lái)自二次生成，一次排放的 OC 與EC受大氣擴(kuò)散能力相似，具有較好的相關(guān)性，而二次生成的OC取決于前體物含量和氧化或液相反應(yīng)過(guò)程.因此，通過(guò)OC和EC的相關(guān)性關(guān)系，可以判別碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源［31］，如果兩者相關(guān)性較好，則認(rèn)為OC和EC來(lái)自相同的污染源. 圖4為黃山夏季PM1.1、PM2.1和PM9.0中EC、OC的相關(guān)性，R2分別為，0.52，0.48，0.44，相關(guān)性要小于其他城市地區(qū)［31-32］，表明黃山碳質(zhì)氣溶膠來(lái)源并不單一.

圖4　EC和OC相關(guān)性Fig.4　Correlations between mass concentrations of OC and EC

大氣中硫酸鹽主要來(lái)自人為排放的 SO2轉(zhuǎn)化，硝酸主要來(lái)自氣態(tài)前體物氮氧化物的轉(zhuǎn)化，銨鹽主要源于農(nóng)業(yè)、工業(yè)排放的 NH3與酸性物質(zhì)結(jié)合生成銨鹽，是二次污染的標(biāo)志產(chǎn)物.本文利用離子色譜分析了樣品水溶性成分，將二次水溶性離子）與EC和OC做了相關(guān)性分析.圖5中可以看出，EC與二次水溶性鹽的相關(guān)性較高，表明在黃山這個(gè)清潔地區(qū)，EC與二次離子大部分來(lái)自于外部輸送.而粗粒徑段的相關(guān)性高于細(xì)粒子段，這可能是 EC作為不可溶核與環(huán)境中的無(wú)機(jī)鹽成分混合，由于觀(guān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度高，包裹EC的無(wú)機(jī)鹽容易吸濕增長(zhǎng)，故粗粒子相關(guān)性要高于細(xì)粒子段.相比 EC，OC與二次離子的相關(guān)性較弱，且粗粒子段相關(guān)性最低，表明黃山 OC的來(lái)源較為復(fù)雜，既存在外來(lái)輸送也存在局地生成的VOC和植物分解、生物排放的POA的貢獻(xiàn).

2.4EC、OC來(lái)源分析

運(yùn)用 TrajStat軟件［33］進(jìn)行氣團(tuán)軌跡模擬，該軟件使用 NOAA的 HYSPLIT模式的計(jì)算模塊［34］，氣象資料為美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心提供的全球再分析資料.軌跡模式模擬了觀(guān)測(cè)期間影響黃山的主要空氣團(tuán)來(lái)源，其后向軌跡模擬能代表黃山大氣整體的來(lái)源方向，模擬高度對(duì)應(yīng)黃山頂海拔高度 1840m，氣溶膠在大氣中的一般生命周期為3～10d［35］，因此計(jì)算后向72h氣團(tuán)軌跡，每天每8h模擬一次，共獲得76條后向軌跡，圖6為整個(gè)觀(guān)測(cè)期間模擬的所有后向軌跡，紅色線(xiàn)代表的氣團(tuán)為6月30日和7月9日，這兩日氣團(tuán)由洋面經(jīng)過(guò)江蘇南部和上海一帶，對(duì)應(yīng)圖1中的EC和OC濃度較高，表明東部城市群的氣團(tuán)輸送對(duì)黃山碳質(zhì)顆粒影響較大，Chen等［15］2012年黃山觀(guān)測(cè)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣團(tuán)由北轉(zhuǎn)向東，鉀-二次氣溶膠比例降低，鉀-元素碳比例增大，表明工業(yè)排放有一定的貢獻(xiàn)，這與本研究的觀(guān)點(diǎn)一致.藍(lán)色線(xiàn)代表的氣團(tuán)為7月7～8日，10～11日以及26日，對(duì)應(yīng)日的EC和OC的質(zhì)量濃度或碳比例僅次于6月30日和7月9日，表明來(lái)自北方和武漢一帶的氣團(tuán)對(duì)黃山地區(qū)氣溶膠存在一定輸送，綠色線(xiàn)代表的氣團(tuán)對(duì)應(yīng)日期為7月18～22日和24日，源于海洋的氣團(tuán)較為清潔，后經(jīng)過(guò)浙江一帶，人為源存在一定貢獻(xiàn)，使得碳質(zhì)顆粒的比例較高，其他日期的氣團(tuán)多來(lái)自西南，較為清潔.

圖5　OC、EC和二次離子相關(guān)性Fig.5　Correlations of OC，EC and secondary water soluble ions

圖6　觀(guān)測(cè)期間黃山后向軌跡示意Fig.6　Air mass backward trajectories during observation period at the Mount Huang

3　結(jié)論

3.1觀(guān)測(cè)期間PM9.0中，OC和EC日平均質(zhì)量濃度分別為（5.60±2.96），（0.18±0.25）μg/m3；PM2.1中OC和 EC日平均質(zhì)量濃度分別為（3.76±2.05），（0.17±0.24）μg/m3；PM1.1中OC和EC日平均質(zhì)量濃度分別為（2.89±1.40），（0.14±0.19）μg/m3.OC和EC質(zhì)量濃度均處于背景站的較低水平.

3.2OC、EC平均質(zhì)量濃度均在≤0.43μm粒徑段中最大，分別占PM9.0中OC、EC平均總濃度的25.97%和51.10%.

3.3觀(guān)測(cè)期間OC和EC存在一定的正相關(guān)關(guān)系EC與二次水溶性鹽的相關(guān)性較高，表明EC源主要為外部輸送，而OC既存在外部輸送，也存在局地生成的 VOC和植物分解、生物排放的 POA的貢獻(xiàn).

3.4利用后向軌跡模式模擬氣團(tuán)軌跡，表明觀(guān)測(cè)期間碳質(zhì)顆粒的外部輸送主要來(lái)源為東部蘇南、上海一帶的城市群，以及來(lái)自西北和武漢一帶的西方氣團(tuán).

［1］ Jacobson M Z.Control of fossil-fuel particulate black carbon and organic matter，possibly the most effective method of slowing global warming ［J］. Journal of Geophysical Physical Research，2005，110（D14）：2716-2717.

［2］ Clarke A G，Karani G N. Characterisation of the carbonate content of atmospheric aerosols ［J］. Journal of Atmospheric Chemistry，1992，14（1-4）：119-128.

［3］ Jacobson M Z.Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols ［J］. Nature，2001，409（6821）：695-697.

［4］ Chang R Y W，Liu P S K，Leaitch W R，et al.Comparison between measured and predicted CCN concentrations at Egbert，Ontario：Focus on the organic aerosol fraction at a semi-rural site ［J］. Atmospheric Environment，2007，41（37）：8172-8182.

［5］ 顏鵬，郇寧，張養(yǎng)梅，等.北京鄉(xiāng)村地區(qū)分粒徑氣溶膠 OC及EC分析 ［J］. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2012，23（3）：285-293.

［6］ 吳夢(mèng)龍，郭照冰，劉鳳玲，等.南京市PM2.1中有機(jī)碳和元素碳污染特征及影響因素 ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2013，33（7）：1160-1166.

［7］ Wu D，Mao J T，Deng X J，et al. Black carbon aerosols and their radiative properties in the Pearl River Delta region ［J］. Science in China Series D： Earth Sciences，2009，52（8）：1152-1163.

［8］ 羅運(yùn)闊，陳尊裕，張鐵男，等.中國(guó)南部四背景地區(qū)春季大氣碳質(zhì)氣溶膠特征與來(lái)源 ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2010，30（11）：1543-1549.

［9］ Wang W，Wu M H，Li L，et al. Polar organic tracers in PM2.5aerosols from forests in eastern China ［J］. Atmospheric Chemistry and Physics，2008，8（24）：7507-7518.

［10］ Zhou S，Wang Z，Gao R，et al. Formation of secondary organic carbon and long-range transport of carbonaceous aerosols at Mount Heng in South China ［J］. Atmospheric Environment，2012，63：203-212.

［11］ 銀燕，陳晨，陳魁，等.黃山大氣氣溶膠微觀(guān)特性的觀(guān)測(cè)研究 ［J］. 大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（2）：129-136.

［12］ 王愛(ài)平，朱彬，銀燕，等.黃山頂夏季氣溶膠數(shù)濃度特征及其輸送潛在源區(qū) ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2014，34（4）：852-861.

［13］ Wang H，Zhu B，Shen L，et al. Number size distribution of aerosols at Mt. Huang and Nanjing in the Yangtze River Delta，China： Effects of air masses and characteristics of new particle formation ［J］. Atmospheric Research，2014，50：42-56.

［14］ Li L，Yin Y，Kong S，et al. Altitudinal effect to the size distribution of water soluble inorganic ions in PM at Huangshan，China ［J］. Atmospheric Environment，2014，98：242-252.

［15］ Chen K，Yin Y，Kong S，et al. Size-resolved chemical composition of atmospheric particles during a straw burning period at Mt. Huang （the Yellow Mountain） of China ［J］. Atmospheric Environment，2014，84：380-389.

［16］ Pan X L，Kanaya Y，Wang Z F，et al.Correlation of black carbon aerosol and carbon monoxide in the high-altitude environment of Mt. Huang in Eastern China ［J］. Atmospheric Chemistry and Physics，2011，11（18）：9735-9747.

［17］ 鄒嘉南，安俊琳，王紅磊，等.亞青會(huì)期間南京污染氣體與氣溶膠中水溶性離子的分布特征 ［J］. 環(huán)境科學(xué)，2014，35（11）：4044-4051.

［18］ 程靜靜.黃山風(fēng)景區(qū)氣候旅游資源分析及開(kāi)發(fā)研究 ［J］. 黃山學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（1）：42-45.

［19］ 張善余，江壯.黃山風(fēng)景區(qū)的降水資源及其利用和保護(hù) ［J］.水資源保護(hù)，1999（1）：36-39.

［20］ Sellegri K，Laj P，Dupuy R，et al. Size-dependent scavenging efficiencies of multicomponent atmospheric aerosols in clouds ［J］. Journal of Geophysical Research： Atmospheres （1984-2012），2003，108（D11）.

［21］ Wang Z，Wang T，Gao R，et al. Source and variation of carbonaceous aerosols at Mount Tai，North China： Results from a semi-continuous instrument ［J］. Atmospheric Environment，2011，45（9）：1655-1667.

［22］ Fan X，Brook J R，Mabury S A. Measurement of organic and elemental carbon associated with PM2.5during Pacific 2001 study using an integrated organic gas and particle sampler ［J］.Atmospheric Environment，2004，38（34）：5801-5810.

［23］ Pio C A，Legrand M，Oliveira T，et al. Climatology of aerosol composition （organic versus inorganic） at nonurban sites on a west-east transect across Europe ［J］. Journal of Geophysical Research，2007，112（D23）：4789-4797.

［24］ Wang G，Li J，Chen C，et al. Observation of atmospheric aerosols at Mt. Hua and Mt. Tai in central and east China during spring 2009 -Part 1： EC，OC and inorganic ions ［J］. Atmospheric Chemistry and Physics，2011，11（9）：4221-4235.

［25］ Zhang X Y，Wang Y Q，Zhang X C，et al. Carbonaceous aerosol composition over various regions of China during 2006 ［J］. Journal of Geophysical Research，2008，113（D14）：762-770.

［26］ Wan X，Kang S，Wang Y，et al. Size distribution of carbonaceous aerosols at a high-altitude site on the central Tibetan Plateau（Nam Co Station，4730ma.sl） ［J］. Atmospheric Research，2015，153：155-164.

［27］ 唐小玲，畢新慧，陳穎軍，等.不同粒徑大氣顆粒物中有機(jī)碳（OC）和元素碳（EC）的分布 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究，2006，19（1）：104-108.

［28］ 程萌田，金鑫，溫天雪，等.天津市典型城區(qū)大氣碳質(zhì)顆粒物的粒徑分布特征和來(lái)源 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（2）：115-121.

［29］ Claeys M，Graham B，Vas G，et al.Formation of secondary organic aerosols through photooxidation of isoprene ［J］. Science，2004，303（5661）：1173-1176.

［30］ Blando J D，Turpin B J.Secondary organic aerosol formation in cloud and fog droplets： a literature evaluation of plausibility ［J］. Atmospheric Environment，2000，34（10）：1623-1632.

［31］ 王紅磊，朱彬，安俊琳，等.亞青會(huì)期間南京市氣溶膠中 OC和EC的粒徑分布 ［J］. 環(huán)境科學(xué)，2014，35（9）：3371-3279.

［32］ 王東方，高松，段玉森，等.上海中心城區(qū)冬季PM2.5中有機(jī)碳和元素碳組成變化特征 ［J］. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（7）：55-58.

［33］ Wang Y Q，Zhang X Y，Draxler R R. TrajStat： GIS-based software that uses various trajectory statistical analysis methods to identify potential sources from long-term air pollution measurement data ［J］. Environmental Modeling and Software，2009，24（8）：938-939.

［34］ Draxler R R，Hess G D. An overview of the HYSPLIT_ 4modeling system for trajectories ［J］. Australian Meteorological Magazine，1998，47：295-308.

［35］ Meinrat O A. Chapter 10Climatic effects of changing atmospheric aerosol levels ［J］. World Survey of Climatology，1995，16：347-398.

致謝：本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)采樣工作由安徽省黃山氣象管理處和人工影響辦公室提供場(chǎng)地和支持，在此表示感謝.

Size distributions of carbonaceous aerosols and their potential sources at Mt.Huang during Summer.

MIAO Qing1，ZHANG Ze-feng1*，LI Yan-wei1，DUAN Qing1，QIN Xin1，2，XU Bin1（1.Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration，Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China；2.Weather Modification Office in Liaoning Province，Shenyang 110016，China）.

China Environmental Science，2015，35（7）：1938～1946

Aerosol particles were collected by an Anderson cascade impactor at Mt.Huang from June 30 to July 27，2014 and the organic carbon （OC） and elemental carbon （EC） in these particles were determined by a DRI Model 2001 A carbon analyzer. Combined with secondary ion analyses and back trajectory model calculations，potential sources were discussed. Observations indicated that the average mass concentrations of OC and EC in PM1.1were （2.89±1.40）μg/m3、（0.14±0.19）μg/m3，（3.76±2.05）μg/m3、（0.17±0.24）μg/m3in PM2.1and（5.60±2.96）μg/m3、（0.18±0.25）μg/m3in PM9.0，respectively.OC and EC were mainly enriched in fine particles with sizes below 0.43μm，mass concentration accounting for 25.97% of OC and 51.10% of EC in PM9.0.EC came from external transport and OC came from both external transport and local emissions.According to backward trajectory，external transport of carbon particles was from eastern urban areas，western-north and Wuhan during the observation period.

Mt.Huang；organic carbon；elemental carbon；size distribution；backward trajectory

X513

A

1000-6923（2015）07-1938-09

2014-11-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41275152，41005071，41030962，41105096）

* 責(zé)任作者，講師，zhangzf01@vip.163.com

繆青（1990-），女，江蘇鎮(zhèn)江人，南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院碩士研究生，主要從事氣溶膠理化性質(zhì)研究.