城市环境所在东南沿海城市海陆风影响下亚微米气溶胶化学组分的变化方面取得进展
发布时间:2023-02-01来源:陈进生科研团队
气溶胶对全球气候、空气质量和人体健康等有重要影响,在过去几十年里引起了广泛关注。气溶胶的质量浓度主要由一次排放、二次形成过程、气象条件和区域输送决定。海陆风(SLB)是沿海地区大气边界层特有的一种局地中尺度地形环流。SLB不仅影响局地天气变化,有时还会触发强对流天气,影响该地区空气污染物的扩散和输送。
近日,中科院城市环境研究所陈进生研究团队在大气科学领域学术期刊Atmospheric Research发表题为Variations of chemical composition of NR-PM1 under the influence of sea land breeze in a coastal city of Southeast China的研究论文。本研究以中国东南沿海城市厦门为例,选取了SLB发生频率较高和气溶胶浓度相对较高的时期,对气象参数、常规污染物和NR-PM1化学组分的同步观测数据进行了分析。城市环境研究所陈宇萍博士生为论文第一作者,陈进生研究员、徐玲玲副研究员为通讯作者。
本研究分析了中国东南沿海城市在SLB影响下的气象参数、气态污染物和亚微米气溶胶(NR-PM1)化学组分的变化特征。海陆风日和非海陆风日气象参数的日变化趋势基本一致,但海陆风日温度(T)、相对湿度(RH)、边界层高度(BLH)和紫外线(UV)的昼夜差异较大。大气污染物,特别是二氧化氮(NO2)和NR-PM1的日变化在海陆风日夜间出现明显峰值,这可能是晚高峰污染物排放、BLH急剧降低和陆风/海风交替变换驱动大气污染物循环的综合结果。与非海陆风日相比,海陆风日NR-PM1中含氧有机气溶胶(OOA)的占比显著增加,硝酸盐的占比显著降低。海陆风日白天具有有利的光化学条件,如较高的UV和氧化剂(Ox)浓度,促进了OOA的光化学形成。此外,海陆风日陆风期间硫酸盐占比的升高可能是由于夜间液相反应的形成,而海风时期MO-OOA占比的升高主要归因于光化学过程和有利于气溶胶老化的环境。典型案例研究进一步表明,与本地污染过程相比,SLB过程中NR-PM1化学组分变化的特征是OOA占比升高,连续的海风和陆风交替会导致大气污染物的循环累积放大。研究结果为沿海城市大气气溶胶化学演变和大气污染过程的解释提供了补充。
图1. 海陆风循环下气溶胶化学组分演变
图2. 海陆风日和非海陆风日NR-PM1质量浓度(a)和NR-PM1/ΔCO比值(b)的日变化图
图3. 海陆风案例(a,c)和本地污染案例(b,d)NR-PM1化学组分质量浓度和占比的时间变化
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