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2015~2019年南京北郊碳质气溶胶组成变化
摘要点击 802  全文点击 194  投稿时间:2021-10-13  修订日期:2021-11-08
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中文关键词  南京北郊  有机碳(OC)  元素碳(EC)  长期变化  二次有机碳(SOC)
英文关键词  northern suburb of Nanjing  organic carbon(OC)  elemental carbon(EC)  long-term changes  secondary organic carbon(SOC)
作者单位E-mail
谢添 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
20191208030@nuist.edu.cn 
曹芳 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
caofangle@163.com 
章炎麟 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
林煜棋 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
范美益 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
宋文怀 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
鲍孟盈 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
项妍琨 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
赵祝钰 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
杨笑影 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
谢锋 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
张煜娴 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
俞浩然 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
张子金 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
邢佳莉 南京信息工程大学应用气象学院, 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心, 气候与环境变化国际合作联合实验室, 南京 210044
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 南京 210044 
 
中文摘要
      碳质气溶胶是大气细颗粒物的重要组成,对空气质量、人体健康和气候变化有着重要影响.为了探究碳质气溶胶在减排背景下的长期变化,本研究测定了南京北郊5 a (2014年12月17日至2020年1月5日) PM2.5样品的有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度.结果表明,ρ(OC)和ρ(EC)5a平均值分别为(10.2±5.3)μg·m-3和(1.6±1.1)μg·m-3,其中OC占PM2.5的31.1%,EC占PM2.5的5.2%.OC和EC均呈现出冬高夏低的季节特征.通过非参数的Mann-Kendall检验和Sen's斜率发现,OC和PM2.5的浓度整体呈显著下降趋势[OC:P<0.0001,-0.79μg·(m3·a)-1,-0.29%·a-1;PM2.5P<0.0001,-4.59μg·(m3·a)-1,-1.58%·a-1].EC虽然整体上升,但显著性和变化幅度相对而言并不明显[P=0.02;0.05μg·(m3·a)-1,0.02%·a-1].从冬季的长期变化看,OC、EC都呈显著下降[OC:P<0.0001,-2.05μg·(m3·a)-1,-0.74%·a-1;EC:P=0.001,-0.15μg·(m3·a)-1,-0.05%·a-1],且下降较总体更明显.OC和EC的相关性表明,冬季和夏季的来源较春季和秋季更复杂.根据OC/EC特征比值判断,2015~2019年燃煤源和生物质燃烧源的贡献有所下降,工业源与机动车排放源的影响日益显著,与此对应的是OC的明显下降和EC的轻微回升.OC/EC比值大于2.0,说明研究区域存在二次污染.进一步计算发现SOC变化与OC一致,呈显著下降[P<0.0001,-0.47μg·(m3·a)-1,-0.17%·a-1],均值为(5.0±3.5)μg·m-3,占OC的49.2%.以上变化说明南京市近年来对空气污染的防控治理效果明显,同时今后的治理可以针对VOCs的排放,以减轻二次污染.
英文摘要
      Carbonaceous aerosol is an important component of atmospheric fine particles that has an important impact on air quality, human health, and climate change. In order to explore the long-term changes in carbonaceous aerosol under the background of emission reduction, this study measured the mass concentrations of organic carbon (OC) and elemental carbon (EC) of PM2.5, which collected in the northern suburbs of Nanjing for five years (December 17, 2014 to January 5, 2020). The results showed that the five-year average ρ(OC) and ρ(EC) were (10.2±5.3) μg·m-3 and (1.6±1.1) μg·m-3, accounting for 31.1% and 5.2% of PM2.5, respectively. OC and EC concentrations were both high in winter and low in summer. According to the nonparametric Mann-Kendall test and Sen's slope, the mass concentrations of OC and PM2.5 decreased significantly[OC:P<0.0001, -0.79 μg·(m3·a)-1, -0.29%·a-1; PM2.5:P<0.0001, -4.59 μg·(m3·a)-1, -1.58%·a-1]. Although EC had an upward trend, the significance and range of change were not obvious[P=0.02, 0.05 μg·(m3·a)-1, 0.02%·a-1]. OC and EC decreased significantly during winter from 2014 to 2019[OC:P<0.0001, -2.05 μg·(m3·a)-1, -0.74%·a-1; EC:P=0.001, -0.15 μg·(m3·a)-1, -0.05%·a-1], and the decline was more obvious than the whole. The correlation between OC and EC showed that the sources in winter and summer were more complex than those in spring and autumn. According to the characteristic ratio of OC and EC, the contribution of coal combustion and biomass burning decreased from 2015 to 2019, whereas the impact of industrial sources and vehicle emissions became more significant. Corresponding to this was the obvious decline in OC and the slight recovery of EC. The OC/EC ratio was over 2.0, indicating that there was secondary pollution in the study area. Further calculation revealed that the variation in SOC was consistent with that in OC, showing a significant decrease[P<0.0001, -0.47 μg·(m3·a)-1, -0.17%·a-1]. The average mass concentration of SOC was (5.0±3.5) μg·m-3, accounting for 49.2% of OC. These changes indicate clear effects of the prevention and control of air pollution in Nanjing in recent years. Furthermore, future control can focus on the emissions of VOCs to reduce secondary pollution.

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