大氣環(huán)境化學(xué) aerosol-01

大氣氣溶膠

1）大氣氣溶膠的尺度及其濃度分布2）氣溶膠粒子的化學(xué)組分及其來源的估計3）大氣氣溶膠的生成過程4）大氣化學(xué)模式1）大氣氣溶膠的尺度及其濃度分布何謂氣溶膠？

AEROSOLAEROSOL

一種膠體狀態(tài)，以大氣為介質(zhì)，其中懸浮了固態(tài)和液態(tài)的粒子。大氣氣溶膠指混合狀態(tài)的總體也指粒子。氣溶膠——氣體中懸浮的微小的液體或固體粒子

細(xì)粒子(2.5μm)粗粒子(10μm)Pósfaietal.(1999)Strawaetal.(1999)Sootinclusion燃煤發(fā)電廠排煙金屬溶解爐排煙含硝酸鹽的沙塵粒子。2002年3月丹后半島采樣?；ǚ郾本┎杉降拿簾熈Ｗ哟髿鈿馊苣z影響能見度大氣能見度是大氣質(zhì)量最直接指標(biāo)之一名古屋漢城北京2013年12月的北京

為何要研究它？

它是大氣的重要組成部分

污染物健康、能見度、設(shè)備影響大氣輻射過程能見度、氣候影響云雨過程CCN、IN、天氣氣候大氣化學(xué)循環(huán)氣粒轉(zhuǎn)化、多相反應(yīng)在不同環(huán)境圈層間的物質(zhì)遷移

黃土高原、海床沉積

大氣氣溶膠粒子尺度特征大氣氣溶膠的濃度

數(shù)濃度、質(zhì)量濃度：個/cm3，mg/m3，g/m3表5.1大氣氣溶膠濃度地區(qū) 埃塵核 體積濃度總體積濃度個/cm3(D<1μm)μg/cm3μg/cm3背景值

海洋 100~14001~4 — 遙遠(yuǎn)大陸 50~1000 0.5~2.5 2~10 大陸平均 2000~5000 2.5~8 10~40 受城市影響 5×103~1.5×1048~300~60 城市污染

1×105~4×1060~150 100~300 粒子濃度隨尺度分布的經(jīng)驗關(guān)系Junge

分布對數(shù)正態(tài)分布N(logr)r3

=const.N(logr)~r3dN/dlogr=cr-(+1)N(Dp)=1/Dpn(lnDp)氣溶膠三模態(tài)示意圖2）氣溶膠粒子的化學(xué)組成和來源分析系統(tǒng)的大氣氣溶膠樣品收集并作組分分析這樣的數(shù)據(jù)組中應(yīng)包含氣溶膠的來源組分的信息以及每一樣品中各來源貢獻(xiàn)即求逆問題

多元統(tǒng)計分析鄭均華提供大氣氣溶膠的化學(xué)組成元素鹵素海洋：粗粒子Cl、Br，城市：細(xì)粒子Br地殼粗粒子SiAlFeCaMgNaKTiSc

細(xì)粒子ZnCdNiCuPbS海洋

NaClK土壤

SiAlFeTi（稀土）煤灰地殼元素，AsSe水泥石灰

CaAl汽車尾氣

PbBrBa燃料油

NiVPbNa垃圾

ZnSbCd可溶性無機鹽海洋Na+Cl-SO42-Ca2+NH4+陸地地殼金屬元素的離子（Ca2+）

NH4+，

SO42-NO3-有機物烷烴、烯烴、芳香烴、多環(huán)芳烴（苯并芘）、二惡英多環(huán)芳烴限制100ng/m3，北京（1981，3）255ng/m3

紐約7.3ng/m3Jimenezetal.2009受體模式Receptormodel1,化學(xué)元素平衡(CEB)Cij=∑PijaijSj

濃度源強系數(shù)源j的貢獻(xiàn)2,主因子分析(factoranalysis)

主成分分析(principalcomponentanalysis)3）大氣氣溶膠生成過程

原生和次生

地面揚塵起砂機制示意圖DesertdustparticlesDuststormovertheDeadSeaDustinSahara–viewfromspaceDesertdustinTelAviv海水飛沫海水飛沫生成氣溶膠

示意圖氣體到粒子的轉(zhuǎn)化1，由可凝氣體產(chǎn)生粒子（新相態(tài)形成是有條件的）2，氣體凝結(jié)在已有的粒子上GastoParticle(GTP)超細(xì)10um1um0.1um硫酸鹽硝酸鹽氨碳黑重金屬有機物粗細(xì)土壤塵硅鹽花粉輪胎橡膠2.5um顆粒物細(xì)粒子污染顆粒物粒徑與成分沉積在呼吸道中的粒子作為粒徑函數(shù)顆粒物健康效應(yīng)4）大氣化學(xué)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霧霾預(yù)報系統(tǒng)CMAUnifiedAtmosphericChemistryEnvironment中國氣象局環(huán)境氣象模式CUACE

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