泰山氣溶膠化學及云微物理過程研究.pdf

1、云霧是包括氣相、液相和固相的非均相復雜體系，研究云霧過程及云霧樣品中的污染物濃度，有利于揭示大氣中污染組分的生成、遷移、轉化。泰山是華北平原的最高點，其污染程度能代表華北地區(qū)的本底值。本論文的主要研究對象是2014年7月至10月間，和2015年6月至8月間，兩年內(nèi)共觀測到的46次云霧事件和采集到的78個云霧水樣品。本文總結了云霧水的化學組分、顆粒物與云霧化學組分之間的關系，以及云霧事件的微物理特征。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴泰山

2、云霧樣品使用美國科羅拉多州立大學(Colorado State University)研制的CASCC2(Caltech Active Strand Cloud water Collector Version2)型云霧采樣器進行采集，原位測量pH和電導后，實驗室分析其中的水溶性離子、多環(huán)芳烴和重金屬。云霧事件使用霧滴譜儀(Fog Monitor，Model FM-100，DropletMeasurement Technologies)進

3、行觀測，得到的微物理特征（包括云霧液滴的數(shù)濃度、含水率、有效粒徑和中值粒徑）結合云霧樣品的化學組分，和云霧事件發(fā)生時的氣象數(shù)據(jù)、PM2.5濃度，探究云霧液滴的形成和發(fā)展特征以及大氣中氣溶膠相-液相之間化學組分的轉化。⑵通過對云霧樣品的研究發(fā)現(xiàn)，云霧水2014年和2015年的pH體積平均值分別為5.87和5.62，遠高于2007-2008年同觀測點觀測到的云霧水pH值3.86[1]。泰山地區(qū)云霧水的電導率高于世界其他高山地區(qū)云霧水的電導率

4、，這表明泰山云霧水中的污染物濃度較高。云霧水中的主要離子為NH4+、SO42-、Ca2+和NO3-。其中，NH4+和Ca2+是中和云霧水酸性最為重要的陽離子，云霧事件發(fā)生期間，這兩種陽離子濃度的升高，導致了2014年和2015云霧水pH值的升高。(NH4)2SO4和NH4NO3是大氣中的主要吸濕性成分，云霧事件的發(fā)生往往伴隨著NH4+、SO42-、NO3-濃度的升高。PM2.5可能是云霧水中可溶性離子和致酸組分的主要來源，PM2.5含有

5、的可溶性離子通過溶解、擴散、稀釋和液相反應等過程進入云霧液滴中，其濃度越高，云霧水中測量到的可溶性離子總濃度越高，pH值越小。后向氣流軌跡分析顯示，氣團來源對2014年和2015年云霧水中污染物濃度有一定的影響，導致兩年的化學組分存在一定的差異。⑶通過研究云霧的微物理參數(shù)發(fā)現(xiàn)，不同云霧事件之間的云霧液滴含水率和數(shù)濃度相差較大，但觀測到的云霧液滴直徑均小于26.0μm，大部分分布在6.0-9.0μm之間，云霧液滴的數(shù)濃度峰值在7.0μm附