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城市环境所在大气污染成因与气溶胶酸度研究方面取得进展
2020-03-13 00:00:00 来源:城市环境研究所 访问:

  近日,中国科学院城市环境研究所大气污染控制化学研究组(陈进生研究团队)在大气污染成因与气溶胶酸度研究方面取得进展:大气细颗粒物(PM2.5)在准静止锋天气形势下易出现二次转化,PM2.5中的液态水含量和酸度是二次无机组分(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)形成的关键因素。研究成果以The characteristics of air pollution induced by the quasi-stationary front: formation processes and influencing factors 为题发表在Science of the Total Environmental上,博士生吴鑫为第一作者,研究员陈进生为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(U140525341575146)、国家重点研发项目(2016YFC020052016YFE0112200) 中科院“创新交叉团队”项目的资助。

  厦门市位于中国东南沿海地区,在地理位置上处于南岭-武夷山脉以南和东、西风带交替影响的过渡带,同时受中高纬和低纬大气环流的影响,是各类天气系统频繁活动的地区。每当春季回暖增湿或乍暖还寒时,时常会出现天气阴晴不定,空气潮湿,伴随有降水或者大雾,“回南天”天气因此产生,这种天气返潮的现象主要由华南准静止锋引起。华南准静止锋是一种影响我国华南地区的重要天气系统。华南准静止锋的形成主要是来自北方的冷空气作用,同时冷锋锋面受到南岭-武夷山脉的阻挡而停滞于华南北部;或是北方的冷空气和来自南海的暖湿气流在华南一带相遇,冷暖空气强度相当时也可能形成准静止锋。

  此次污染过程的观测依托城市环境所大气环境观测超级站的多参数、立体、高时间分辨率设备,对大气的气象条件、污染物浓度和化学组分进行全方位观测,探讨准静止锋天气形势下大气细颗粒物的酸度、液态水含量(LWC)及污染过程的形成与成因机制。结果表明:在准静止锋天气形势下,颗粒物中的二次无机组分在高湿环境中更容易由非均相/液相反应生成。颗粒物中的液态水是非均相反应发生的重要媒介,不仅为非均相反应提供了反应的场所,也使得气态污染物更快地向颗粒态转化。高湿环境和高含量的液态水对颗粒物的酸度也有显著影响。原位酸度(H+in-situ)在不同LWC条件下的变化趋势和水解酸度(HSO4-)比较一致。两种酸度的路径均随着LWC的增加而增加,但是其增速在不同阶段有所不同。LWC超过100 μg.m-3且湿度大于90%的条件下,H+in-situ的增速明显下降。在湿度较大时,LWC对酸度的贡献有所减少。HSO4- / H+in-situ 则随着LWC逐渐降低,HSO4-水解的速率小于H+in-situ形成的速率,说明HSO4-对于酸度的贡献减小,而H+in-situ的贡献增加。本研究的结果有助于认识PM2.5的二次转化过程并量化了液态水和酸度对大气污染形成的贡献。

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