基于离子配对法的黄山地区云凝结核闭合研究

为了对黄山地区云凝结核(Cloud Condensation Nuclei,CCN)进行闭合研究,2014年6月30日至7月28日在黄山光明顶对大气气溶胶理化性质和CCN数浓度进行观测,分析了气溶胶化学组分、谱分布以及CCN数浓度随时间变化的特征,通过κ-Kohler理论并使用离子配对法计算得到CCN数浓度与观测得到的CCN数浓度进行对比。结果表明:计算与观测的CCN闭合结果较好,低过饱和度CCN闭合结果好于高过饱和度,过饱和度较低时低估了CCN数浓度,而过饱和度较高时则高估了CCN数浓度,由此说明气溶胶的化学组分数据对预测CCN数浓度至关重要,同时说明该方法可以实现CCN的闭合。考虑到40%水溶性有机碳(Water Soluble Organic Carbon,WSOC)对气溶胶粒子吸湿性影响,在较低过饱和度CCN闭合结果较好,但影响效果并不显著,尤其是在拟合结果相对较差的高过饱和度下基本没有影响。因此,气溶胶粒子中水溶性无机组分对CCN活化有重要影响,而含量较多、化学组分复杂并且吸湿性不确定的WSOC对CCN活化影响较为有限,这与一些研究得出无机组分对于气溶胶吸湿性的影响比具有复杂特征的有机组分更重要的结论相符合。

北京市PM_(2.5)质量浓度特征及组分化学质量闭合研究

2013年7—9月分2次在北京市朝阳区的4个采样点(来广营、垡头、奥体和建外)进行PM2.5手工采样,共获得164个有效滤膜样品。以石英滤膜为例,这4个采样点的均值分别为85、94、81、86μg/m3。数据显示PM2.5质量浓度呈"南高北低"的特点。化学质量闭合研究表明:碳质组分(OM+EC)和二次无机离子是PM2.5的主要组成;碳质组分对夏季PM2.5的质量浓度贡献比较稳定,2次采样对PM2.5的贡献均在1/3左右,与采样时间和地点无关;二次无机离子的贡献则与采样时间有关,对PM2.5的贡献在第一和第二次采样时间分别约为30%和20%。4个采样点中,最南端的垡头PM2.5质量浓度最高,有机颗粒物、SO2-4、NO-3和NH+4的质量浓度平均值最高,分别为26、18.2、10.5、5.9μg/m3。

南京北郊云凝结核活化特征观测及闭合研究

采用SMPS-CCNC联用全扫描的方法,于2016年11~12月在南京北郊地区,对8.2~346nm粒径段的气溶胶粒子展开了粒径分辨的云凝结核(CCN)活化特征观测,并利用6种参数化方法对CCN数浓度进行了闭合研究.结果表明本次观测中南京地区的气溶胶CCN活性和吸湿性均较高,其中平均吸湿性参数(κ)为0.31.通过污染天和清洁天CCN特征的对比发现,污染天气溶胶和CCN数浓度均较高,但CCN活性和气溶胶吸湿性却较差,可能是由于新鲜排放的黑炭或有机物的影响.对比6种参数化方法的闭合结果,发现利用截断粒径和临界干粒径这两种参数对CCN数浓度进行预报的结果最为理想.此外,探讨了不同时间分辨率的参数对闭合结果的影响,对比发现参数时间分辨率的提高只增加了闭合结果 R2的值,对闭合斜率的影响基本可以忽略,因此综合考虑,本研究可直接利用各参数的整体日变化平均来进行CCN数浓度的闭合.

南京冬季云凝结核活化特征及闭合研究

2017年12月~2018年1月在南京地区对气溶胶的云凝结核(CCN)活化特征进行外场观测,并利用4种常用的闭合方法实现对CCN数浓度的预测.结果表明本次观测期间南京地区的气溶胶具有较高的CCN活性,吸湿性参数(κ)的平均值为0.36.对清洁到不同程度雾-霾天气溶胶污染的CCN活化特征进行对比分析,发现随着污染程度的加深,气溶胶的吸湿性逐渐减弱;在同一能见度(VIS)范围内,环境相对湿度(RH)更高的天气类型中气溶胶的吸湿性和活化能力也更高,这可能由于高RH条件能促进大气中非均相及液相反应生成更多的二次无机气溶胶.4种闭合方法的结果显示,利用临界粒径、截断粒径及粒径分辨的活化谱三种方法总体上均有较好的闭合结果.其中,对于低过饱和度(S)下的预测来说,利用截断粒径方法的闭合结果最为理想.