北京新粒子生成事件期间颗粒物数浓度变化及颗粒增长特征

作者：马立亚,姚小红

摘要：本研究分析了2011年冬季、2012年春季和2014年夏季3次短期观测实验中北京城市大气新粒子生成(NPF)事件的季节特征。结果显示,116天的观测中,共发生37次NPF事件(频率为32%)。尽管不同于NPF事件中新粒子核模态颗粒物数浓度的最大净增长量(NMINP)变化显著,春、夏季观测期间的NMINP平均值非常接近,分别为1.60×104和1.57×104 cm-3,冬季均值大幅下降至0.83×104 cm-3。统计分析发现,NMINP和新粒子生成速率(J8~20 nm)及SO2浓度在特定条件下存在相关性,此时NMINP可以由J8~20 nm和SO2浓度近似计算;但是除特定条件外,新粒子形成受多因素共同影响,导致J8~20 nm和NMINP之间缺乏相关性,NMINP和SO2浓度相关性也显著下降。考虑新粒子对气候的潜在影响,即只有粒径增大到50 nm以上的新粒子可在大气超饱和度大于0.6%的条件下活化为云凝结核,而粒径达到70~80 nm的新粒子可以在常见大气超饱和度下活化为云凝结核,本研究引入了新粒子的最大中值粒径(Dpgmax)这一概念。根据最终Dpgmax将观测到的37例NPF事件分为3类,类型I(最终Dpgmax在10~15 nm)、类型II(最终Dpgmax在27~48 nm)和类型III(最终Dpgmax可达75~120 nm)。类型I,II,III分别占总观测事件的22%,16%,30%,其余32%的事件无法确定最终Dpgmax。值得注意的是,只在夏季观测到了类型III。统计分析显示,低Ox(NO2+O3)浓度不利于新粒子增长到类型II和III。基于类型II和III的分析,发现硫酸蒸汽浓度对此类新粒子增长的贡献小于10%,日间Ox氧化有机物很可能是促使新粒子增长的主要原因,夜间硝酸铵和有机物均可能促使新粒子增长。

发文机构：中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室

关键词：新粒子生成新粒子增长颗粒物数浓度硝酸铵二次有机气溶胶new particle formationnew particle growthnumber concentrationammonium nitratesecondary organic aerosol

分类号： X513[环境科学与工程—环境工程]