华东高海拔地区大气气溶胶粒径分布及增长特征研究

论文摘要

本研究利用2011年5月至9月在黄山汤口地区观测的大气气溶胶资料,CCN资料,同期气象资料和后向轨迹资料对大气气溶胶的粒径分布和增长特征等进行了分析,研究了不同气团影响下气溶胶的粒径分布特征及其与CCN的关系,并对10～100nn的超细颗粒物的增长特征进行了初步的分析。主要结论如下：观测期间,0.01～0.5gm的气溶胶数浓度所占比例达到99%以上,与国内外部分城市、乡村和山区相比较,黄山汤口地区的大气气溶胶数浓度较低。表明黄山汤口地区的空气较为清洁,大气环境受到的污染较小,大气环境属于背景大气的类型。气团的来源对气溶胶的数浓度和谱分布的影响比较明显,局地性气团的影响下,气溶胶的谱分布呈单峰分布,积聚模态的气溶胶粒子数浓度较高；受来自西南方向的气团影响,气溶胶呈单峰分布,爱根核模态的粒子是主要部分,且气溶胶整体数浓度水平较高；受来自观测点东北方向的气团影响,气溶胶数浓度较低,呈现双峰分布的特征。局地性气团和来自观测点东北方向气团影响下,CCN数浓度水平要比来自观测点西南方向的气团影响下的CCN数浓度水平要高得多,可能是由于这两种气团含有较多的的水汽,大气温度相对较低,在这种高湿低温的情况下,大气中的气溶胶粒子更容易被活化为CCN。根据Hobbs的研究理论,局地性气团和来自观测点东北方向气团影响下的CCN谱属于老化的大陆型谱,而在西南方向气团影响下,CCN谱属于过度型谱。在南方气团影响期间,夜晚和白天的气溶胶的活化率都较低；局地性气团和东北风气团影响期间,白天和夜间气溶胶的活化率较高,但夜间的活化率在过饱和度超过4%时,活化率已经大于1,可能是仪器自身的误差所造成。观测期间出现了几次大气颗粒物的成核现象,大气超细颗粒物的增长速率约为4.7±0.9nm/h,与边界层中典型的新粒子增长速率相符合,10nm颗粒物增长的时间可以持续10小时以上,增到60nm左右。通过对比不同气团来源影响下的颗粒物增长特征,得到以下结论,内陆型气团影响下的颗粒物的增长速率要低于海-陆混合型气团影响下的颗粒物增长速率。在气象条件相对稳定条件下,内陆型气团影响下的颗粒物增长可能受到污染气体的影响,海-陆混合型气团影响下的颗粒物增长有可能受到气溶胶粒子吸湿增长的影响。颗粒物的成核机制还有待于进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 大气气溶胶的粒径分布
• 1.2.2 大气气溶胶与污染气体的日变化特征
• 1.2.3 气溶胶-CCN-云滴的相互作用
• 1.2.4 气溶胶新粒子的生成与增长特征
• 1.3 研究目的和内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 参考文献
• 第二章 观测资料及分析方法介绍
• 2.1 观测地点介绍
• 2.1.1 观测地点分布
• 2.1.2 气候特征
• 2.1.3 观测期间的天气背景
• 2.2 实验方案
• 2.3 观测仪器及方法
• 2.3.1 大气气溶胶采样仪器
• 2.3.2 云凝结核采用仪器
• 2.3.3 后向轨迹模式分析方法
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 大气气溶胶的数浓度及粒径分布特征
• 3.1 大气气溶胶的数浓度特征
• 3.2 大气气溶胶谱分类特征
• 3.2.1 气团来源分析
• 3.2.2 不同气团来源影响下的大气气溶胶连续谱分布特征
• 3.2.3 三类气团影响下的大气气溶胶的谱分布的演变特征
• 3.3 三类气团影响下的CCN特征
• 2.5与CCN的关系'>3.4 PM_2.5与CCN的关系
• 3.5 本章小结
• 3.6 参考文献
• 第四章 大气气溶胶超细粒子增长特征分析
• 4.1 新粒子生成-增长个例的判断标准及选取
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 颗粒物粒径增长速率
• 4.2.2 内陆型气团影响下的颗粒物增长过程个例研究
• 4.2.3 海-陆混合型气团影响下的颗粒物增长过程个例研究
• 4.3 本章小结
• 4.4 参考文献
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 本文的创新点
• 5.3 不足之处与研究展望
• 作者简介、参加科研项目和发表的论文
• 致谢