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地環所在西安冬季亞微米顆粒物對氣溶膠光學性質的影響研究中取得進展
2019-09-16| 編輯: | 【 】【打印】【關閉

  大氣氣溶膠可通過散射和吸收太陽輻射直接影響大氣的輻射及能量收支平衡,其散射和吸收能力主要受顆粒物化學組分、粒徑分布、形態及混合態等因素影響。目前,已有較多對光學性質與化學組分關聯的研究,但該類研究多數仍基于濾膜和固定系數的IMPROVE公式,由于顆粒物化學組成變化復雜而迅速,這種方式并非對所有地區都適用。因此,利用高時間分辨率數據更為有效地分析污染形成過程并計算顆粒物不同化學組分及粒徑對散射和吸收的貢獻具有重要意義。 

  中國科學院地球環境研究所研究人員通過在西安地區冬季開展外場在線觀測,分析PM1污染過程發現(圖1),污染事件一形成中硫酸鹽與硝酸鹽的液相反應為主導因素;污染事件二則主要受一次有機物(POA)的排放影響;污染事件三受低風速、低混合層高度等不利天氣條件影響,污染持續近10天,且極端重污染天時一次排放貢獻明顯。這揭示了一次排放、液相反應均是西安重污染形成的主導因素,但其在不同污染事件中的作用有所差異。 

  通過將顆粒物粒徑、化學組分及光學性質進行結合研究發現,PM1質量散射系數(4.1±0.1 m2 g-1)PM2.5-1(2.1±0.1 m2 g-1)2倍,且PM1質量吸收系數(0.76±0.03 m2 g-1)PM2.5-1(0.15±0.03 m2 g-1)5倍,這表明PM1在可見波段的消光能力顯著強于PM2.5-1;有機氣溶膠(OA)和二次無機組分為消光的兩大主要貢獻,但在低能見度條件下二次無機組分的貢獻超過了OA,表明二次無機物(尤其是NH4NO3)在重污染期間可顯著降低消光系數,進而降低能見度(圖2)。 

  該項成果已發表在《Journal of Environmental Management》期刊上。本研究得到了國家自然科學基金(21661132005)、陜西省科技廳科學技術研究發展計劃項目(2018ZDCXL-SF-30-5)、科技部重點研發專項(2017YFC0212200)和中科院青年創新促進會(2019402)的資助。 

  Zhou, Y.Q., Wang, Q. Y., Zhang, X., Wang, Y.C., Liu, S.X., Wang, M., Tian, J., Zhu, C.S., Huang, R.J., Zhang, Q., Zhang, T., Zhou, J.M., Dai, W.T., and Cao, J.J. Exploring the impact of chemical composition on aerosol optical properties in a heavily polluted urban area of China, J. Environ. Manage., 247, 766-775, 2019. 

  論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479719309016?dgcid=coauthor 

  

  圖1. 不同污染事件中PM1化學組成對比 

  

   圖2. PM1化學組分在不同能見度條件下對消光的貢獻 


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