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地环所在西安冬季亚微米颗粒物对气溶胶光学性质的影响研究中取得进展
2019-09-16| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

  大气气溶胶可通过散射和吸收太阳辐射直接影响大气的辐射及能量收支平衡,其散射和吸收能力主要受颗粒物化学组分、粒径分布、形态及混合态等因素影响。目前,已有较多对光学性质与化学组分关联的研究,但该类研究多数仍基于滤膜和固定系数的IMPROVE公式,由于颗粒物化学组成变化复杂而迅速,这种方式并非对所有地区都适用。因此,利用高时间分辨率数据更为有效地分析污染形成过程并计算颗粒物不同化学组分及粒径对散射和吸收的贡献具有重要意义。 

  中国科学院地球环境研究所研究人员通过在西安地区冬季开展外场在线观测,分析PM1污染过程发现(图1),污染事件一形成中硫酸盐与硝酸盐的液相反应为主导因素;污染事件二则主要受一次有机物(POA)的排放影响;污染事件三受低风速、低混合层高度等不利天气条件影响,污染持续近10天,且极端重污染天时一次排放贡献明显。这揭示了一次排放、液相反应均是西安重污染形成的主导因素,但其在不同污染事件中的作用有所差异。 

  通过将颗粒物粒径、化学组分及光学性质进行结合研究发现,PM1质量散射系数(4.1±0.1 m2 g-1)PM2.5-1(2.1±0.1 m2 g-1)2倍,且PM1质量吸收系数(0.76±0.03 m2 g-1)PM2.5-1(0.15±0.03 m2 g-1)5倍,这表明PM1在可见波段的消光能力显著强于PM2.5-1;有机气溶胶(OA)和二次无机组分为消光的两大主要贡献,但在低能见度条件下二次无机组分的贡献超过了OA,表明二次无机物(尤其是NH4NO3)在重污染期间可显著降低消光系数,进而降低能见度(图2)。 

  该项成果已发表在《Journal of Environmental Management》期刊上。本研究得到了国家自然科学基金(21661132005)、陕西省科技厅科学技术研究发展计划项目(2018ZDCXL-SF-30-5)、科技部重点研发专项(2017YFC0212200)和中科院青年创新促进会(2019402)的资助。 

  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. 

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479719309016?dgcid=coauthor 

  

  图1. 不同污染事件中PM1化学组成对比 

  

   图2. PM1化学组分在不同能见度条件下对消光的贡献 


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