北京新粒子生成事件期間顆粒物數濃度變化及顆粒增長特征

作者：馬立亞,姚小紅

摘要：本研究分析了2011年冬季、2012年春季和2014年夏季3次短期觀測實驗中北京城市大氣新粒子生成(NPF)事件的季節特征。結果顯示,116天的觀測中,共發生37次NPF事件(頻率為32%)。盡管不同于NPF事件中新粒子核模態顆粒物數濃度的最大凈增長量(NMINP)變化顯著,春、夏季觀測期間的NMINP平均值非常接近,分別為1.60×104和1.57×104 cm-3,冬季均值大幅下降至0.83×104 cm-3。統計分析發現,NMINP和新粒子生成速率(J8~20 nm)及SO2濃度在特定條件下存在相關性,此時NMINP可以由J8~20 nm和SO2濃度近似計算;但是除特定條件外,新粒子形成受多因素共同影響,導致J8~20 nm和NMINP之間缺乏相關性,NMINP和SO2濃度相關性也顯著下降。考慮新粒子對氣候的潛在影響,即只有粒徑增大到50 nm以上的新粒子可在大氣超飽和度大于0.6%的條件下活化為云凝結核,而粒徑達到70~80 nm的新粒子可以在常見大氣超飽和度下活化為云凝結核,本研究引入了新粒子的最大中值粒徑(Dpgmax)這一概念。根據最終Dpgmax將觀測到的37例NPF事件分為3類,類型I(最終Dpgmax在10~15 nm)、類型II(最終Dpgmax在27~48 nm)和類型III(最終Dpgmax可達75~120 nm)。類型I,II,III分別占總觀測事件的22%,16%,30%,其余32%的事件無法確定最終Dpgmax。值得注意的是,只在夏季觀測到了類型III。統計分析顯示,低Ox(NO2+O3)濃度不利于新粒子增長到類型II和III。基于類型II和III的分析,發現硫酸蒸汽濃度對此類新粒子增長的貢獻小于10%,日間Ox氧化有機物很可能是促使新粒子增長的主要原因,夜間硝酸銨和有機物均可能促使新粒子增長。

發文機構：中國海洋大學海洋環境與生態教育部重點實驗室 青島海洋科學與技術試點國家實驗室海洋生態與環境科學功能實驗室

關鍵詞：新粒子生成新粒子增長顆粒物數濃度硝酸銨二次有機氣溶膠new particle formationnew particle growthnumber concentrationammonium nitratesecondary organic aerosol

分類號： X513[環境科學與工程—環境工程]