临安大气气溶胶理化特性季节变化

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1、第１８卷５期应用气象学报Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．５２００７年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＯｃｔｏｂｅｒ２００７?临安大气气溶胶理化特性季节变化１）１）１）１）１）２）２）张养梅颜鹏杨东贞王淑凤汤洁俞向明马千里１）（中国气象科学研究院中国气象局大气成分观测与服务中心中国气象局大气化学重点开放实验室，北京１０００８１）２）（临安大气本底污染监测站，临安３１１３０７）摘要分别利用碳成分分析仪、离子色谱仪和原子吸收光谱仪等获取浙江省临安地区大气气溶胶在春、夏

2、、秋、冬四季的质量浓度、离子与碳成分特性，并对不同粒径气溶胶成分分布特点作了较详细分析。结果表明：气溶胶质量浓度、可溶性离子浓度以及碳成分浓度具有明显的季节变化趋势。整个尺度范围内，气溶胶质量浓度季节变化特点３３３为春季浓度最高，达到５３４μｇ／ｍ；冬季次之，质量浓度为１１７．２１μｇ／ｍ；夏季浓度最低，平均为６５．７μｇ／ｍ；秋季３质量浓度９８．６μｇ／ｍ。可溶性离子成分在气溶胶中所占比例具有明显的季节性，其中夏季最高为４９．４％，春季最２－＋－低为１１．３％。硫酸根离子ＳＯ４和氨根离子ＮＨ４和硝

3、酸根离子ＮＯ３３种离子浓度之和约占离子总量的７５％～－３８３％。受温度影响，硝酸根离子ＮＯ３浓度随季节变化幅度较大，夏季平均浓度为１．７μｇ／ｍ，冬季平均浓度为３１１．５μｇ／ｍ，是夏季浓度的６．８倍。碳浓度分布特点显示，气溶胶中元素碳浓度春季最高，夏季最低。有机碳浓度春季最高，冬季最低。气溶胶粒度分布特点也非常明显。四季中粒径小于１１μｍ（ＰＭ１１）的气溶胶均占气溶胶总量的９０％以上，粒径小于２．１μｍ（ＰＭ２．１）的气溶胶占到气溶胶总量的５３％以上。可溶性离子在粒径小于２．１μｍ气溶胶颗粒中，以

4、硫酸根离子、氨根离子和硝酸根离子为主。碳成分尺度分布特征为颗粒越小，有机碳及元素碳浓度越高。关键词：气溶胶；质量浓度；离子；碳；尺度分布成气体。例如，气溶胶粒子中的氯化物可与大气中引言的酸性物质发生反应生成氯化氢气体，这是气溶胶［２］对降水酸性影响的重要机制。碳成分的浓度变化尽管大气气溶胶在整个大气中浓度较低，属于对气溶胶辐射强迫以及气溶胶光学厚度的影响是非［３５］微量成分，但其在整个气候系统中却起着非常重要常明显的。另一方面，气溶胶的寿命相对较短，的作用。气溶胶粒子通过对太阳辐射和地球长波辐其物

5、理化学特性的时空分布很不均匀，各地的气溶射的散射和吸收，影响大气的加热／冷却率，并进而胶特性有各自特性。影响整个地气系统的热量收支。此外，它作为云的目前，对北京等主要污染城市大气气溶胶特性［６９］凝结和参与云雾的生消，进而影响云的寿命、微结研究工作开展得较多，而对较清洁地区大气气溶［１］构、辐射特性和地球大气的水循环。发生在气溶胶的特性研究相对较少。自２０世纪８０年代以来，我胶颗粒表面上的非均相过程和人类活动排放的废气国东部长江三角洲地区经济高速发展，大量的工业排则作为自然和人为排放气体的汇在大气

6、中的气粒放和人为活动对该地区环境和区域气候产生了较大［１０］转换过程中参与大气的化学过程。与气粒转化过的影响。许多工作对该地区大气污染（包括气溶［１１１６］程相反，大气中也会发生颗粒态固相或液相物质转胶）及其对农业生态影响进行了研究，但大部分化成气相的过程。除了通常所见的液体蒸发和固体关于气溶胶研究主要是对特定的污染过程以及特定升华过程外，大气中某些化学过程也能将粒子转化季节的特征进行分析。对粒径分布特点研究也只针国家科技部“我国大陆大气本底基准研究”项目（２００１ＤＩＡ１０００９）和国家自

7、然科学基金重大国际合作项目“中美在中国长江三角洲一个发展中城市复合体协作研究计划”（４０１２１１２０８２７）、国家自然科学基金项目“长江三角洲大城市污染物排放对气溶胶区域分布的影响”（４０３７５０４０）以及中国气象局２００６年气候变化专项（ＣＣＳＦ２００６２）共同资助。２００６０２２０收到，２００７０４１１收到再改稿。６３６应用气象学报１８卷对粒径小于１０μｍ（ＰＭ１０）和粒径小于２．５μｍ载在两台型号完全相同的采样器上并行采集气溶胶（ＰＭ２．５）展开讨论，还缺少对该地区季节分布变化特样品

8、。点以及粒径分布特点的深入了解。本研究根据气溶胶采样膜在采样前后用德国赛多利斯公司２００２—２００５年“长江三角洲地区大气气溶胶特性研十万分之一天平称重，称重前将采样膜置于温度范究”、“我国大陆大气本底基准研究”项目在该地区围在２０±１℃，相对湿度４０％±５％条件手套箱内平进行的７次观测试验结果，对该地区气溶胶主要成衡４８ｈ，反复称量，称量误差控制在５０μｇ以内，取分（可溶性离子成分和碳成分）以及质量浓度的季平均值作为采样膜质量。采集到的气溶胶样品编号节变化及粒径分布