大气环境化学 aerosol-01

大气气溶胶

1）大气气溶胶的尺度及其浓度分布2）气溶胶粒子的化学组分及其来源的估计3）大气气溶胶的生成过程4）大气化学模式1）大气气溶胶的尺度及其浓度分布何谓气溶胶？

AEROSOLAEROSOL

一种胶体状态，以大气为介质，其中悬浮了固态和液态的粒子。大气气溶胶指混合状态的总体也指粒子。气溶胶——气体中悬浮的微小的液体或固体粒子

细粒子(2.5μm)粗粒子(10μm)Pósfaietal.(1999)Strawaetal.(1999)Sootinclusion燃煤发电厂排烟金属溶解炉排烟含硝酸盐的沙尘粒子。2002年3月丹后半岛采样。花粉北京采集到的煤烟粒子大气气溶胶影响能见度大气能见度是大气质量最直接指标之一名古屋汉城北京2013年12月的北京

为何要研究它？

它是大气的重要组成部分

污染物健康、能见度、设备影响大气辐射过程能见度、气候影响云雨过程CCN、IN、天气气候大气化学循环气粒转化、多相反应在不同环境圈层间的物质迁移

黄土高原、海床沉积

大气气溶胶粒子尺度特征大气气溶胶的浓度

数浓度、质量浓度：个/cm3，mg/m3，g/m3表5.1大气气溶胶浓度地区 埃尘核 体积浓度总体积浓度个/cm3(D<1μm)μg/cm3μg/cm3背景值

海洋 100~14001~4 — 遥远大陆 50~1000 0.5~2.5 2~10 大陆平均 2000~5000 2.5~8 10~40 受城市影响 5×103~1.5×1048~300~60 城市污染

1×105~4×1060~150 100~300 粒子浓度随尺度分布的经验关系Junge

分布对数正态分布N(logr)r3

=const.N(logr)~r3dN/dlogr=cr-(+1)N(Dp)=1/Dpn(lnDp)气溶胶三模态示意图2）气溶胶粒子的化学组成和来源分析系统的大气气溶胶样品收集并作组分分析这样的数据组中应包含气溶胶的来源组分的信息以及每一样品中各来源贡献即求逆问题

多元统计分析郑均华提供大气气溶胶的化学组成元素卤素海洋：粗粒子Cl、Br，城市：细粒子Br地壳粗粒子SiAlFeCaMgNaKTiSc

细粒子ZnCdNiCuPbS海洋

NaClK土壤

SiAlFeTi（稀土）煤灰地壳元素，AsSe水泥石灰

CaAl汽车尾气

PbBrBa燃料油

NiVPbNa垃圾

ZnSbCd可溶性无机盐海洋Na+Cl-SO42-Ca2+NH4+陆地地壳金属元素的离子（Ca2+）

NH4+，

SO42-NO3-有机物烷烃、烯烃、芳香烃、多环芳烃（苯并芘）、二恶英多环芳烃限制100ng/m3，北京（1981，3）255ng/m3

纽约7.3ng/m3Jimenezetal.2009受体模式Receptormodel1,化学元素平衡(CEB)Cij=∑PijaijSj

浓度源强系数源j的贡献2,主因子分析(factoranalysis)

主成分分析(principalcomponentanalysis)3）大气气溶胶生成过程

原生和次生

地面扬尘起砂机制示意图DesertdustparticlesDuststormovertheDeadSeaDustinSahara–viewfromspaceDesertdustinTelAviv海水飞沫海水飞沫生成气溶胶

示意图气体到粒子的转化1，由可凝气体产生粒子（新相态形成是有条件的）2，气体凝结在已有的粒子上GastoParticle(GTP)超细10um1um0.1um硫酸盐硝酸盐氨碳黑重金属有机物粗细土壤尘硅盐花粉轮胎橡胶2.5um颗粒物细粒子污染颗粒物粒径与成分沉积在呼吸道中的粒子作为粒径函数颗粒物健康效应4）大气化学模式Regionalair-qualitymodel

(WRF-Chem)

(1)Meteorology:

On-linecalculatedfromtheWRFmodel(2)ChemistryRADM-2chemistrywithTUVforphotolysis(40species,135reactions)

(3)AerosolsBlackcarbon,sulfate,organiccarbon,andnitrate(4)OtherprocessesAdvection,Convection,BoundaryLayerDiffusion,DrydepositionSurfaceEmissions(InventoryfromMexicocity)(5)Advantages:Thefinetemporalresolutionofdynamicsisconsistentwiththechemicalcalculationandeasytochangeresolution.Themodelisfullyparallelized.Themodelisalsoeasilyportabletodifferentregions.CUACE/Haze-Fog雾霾预报系统CMAUnifiedAtmosphericChemistryEnvironment中国气象局环境气象模式CUACE

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