浙江北仑港工业区大气新粒子形成观测的研究

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为了研究我国东部沿海地区颗粒物的数浓度、粒径分布特征以及新粒子的生成、增长过程,于2018年1月20日~2月25日(冬季)、2018年3月30日~4月21日(春季)和2018年8月18日~10月19日(秋季),对浙江北仑港工业区大气新粒子的形成展开长期观测。颗粒物数浓度和粒径分布的变化受到海洋源、工业区排放以及大气氧化性的影响。观测期间,颗粒物粒径谱的时间变化序列体现了典型的新粒子生成与增长过程,表明新粒子生成对颗粒物数浓度的贡献。气团的远距离传输对于颗粒物数浓度影响显著,内陆气团影响下的新粒子生成事件(以下简称为NPF)颗粒物浓度较高。冬、春、秋季2-750 nm颗粒物平均总浓度分别为11664.67±7760.75 cm-3、16615.38±15491.18 cm-3、12203.42±6902.92 cm-3。冬季时期,颗粒物粒径谱的日变化受到一个重污染过程的影响,春、秋季时期主要受NPF事件的影响。在北仑港,NPF事件的发生频率为6.3%,冬季、春季、秋季分别为11%、5.6%。3.4%,普遍偏低。高SO2浓度、O3浓度,低温、低相对湿度、低PM2.5浓度以及低凝结汇有利于NPF事件的发生。新粒子的生成速率J2、J4、J10、J20、J30的变化范围依次是:15.01-122.89 cm-3 s-1、1.39-46.85 cm-3 s-1、0.82-4.70 cm-3 s-1、0.18-1.89 cm-3 s-1、0.14-0.51cm-3 s-1,对应增长速率G2-4、G4-10、G10-20、G20-30、G30-40变化范围依次是:0.50-1.40 nm h-1、3.50-13.10 nm h-1、2.40-10.30 nm h-1、2.10-14.30 nm h-1、3.50-14.30 nm h-1。NPF事件的生成速率与温度、相对湿度正相关,与SO2浓度有负相关,增长速率与SO2浓度、温度、相对湿度正相关。离子的季节性变化主要受土壤排放物质的浓度、背景颗粒物浓度及边界层季节变化的影响。小离子的数浓度在秋季最高,而中离子的数浓度最高值出现在冬季。各个季节小离子的日变化特征类似,受到了边界层高度变化的影响,表明小离子是边界层内物质的衰变产生的。中离子日变化受到NPF事件的影响。正(负)离子的生成速率J2(ion)、J4(ion)变化范围分别是:0.12-0.28 cm-3 s-1(0.067-0.23cm-3 s-1)、0.15-0.45 cm-3 s-1(0.13-0.37 cm-3 s-1)。4 nm离子的生成速率高于2 nm离子,体现了离子—粒子、离子—中性粒子之间的相互作用。4 nm离子生成速率与4 nm颗粒物生成速率的比率的平均值为0.085,介于颗粒物的生成速率随粒径的减小而增大,2 nm离子的生成速率低于4 nm离子的生成速率。因此2 nm离子与颗粒物生成速率的比值更低,说明离子对NPF的贡献很小。
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