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雾霾观察:PM2.5中二次无机气溶胶

[日期:2016-03-29] 来源:大气科学进展  作者: [字体: ]

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  Jansen, R. C., Shi, Y., Chen, J., Hu, Y., Xu, C., Hong, S., Li, J. and Zhang, M.. Using hourly measurements to explore the role of secondary inorganic aerosol in PM2.5 during haze and fog in Hangzhou, China. Adv. Atmos. Sci., 31 (6): 1427-1434, 2014. DOI: 10.1007/s00376-014-4042-2

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  雾霾观察:

  PM2.5中二次无机气溶胶

  空气PM2.5污染已经成为当前我国面对的主要环境问题之一。它的污染形成过程复杂,其中既包括一次污染源直接排放(一次气溶胶, 以微粒形式直接从发生源进入大气),也有气态前体物在大气中二次反应形成(二次气溶胶,即在大气中由一次污染物转化而生成,通常占我国小于10μm气溶胶质量浓度的一半以上)的贡献。它们可以来自被风扬起的细灰和微尘、海水溅沫蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的烟尘等天然源,也可以来自化石和非化石燃料的燃烧、交通运输以及各种工业排放的烟尘等人为源。

  

 

  雾霾笼罩下的杭州西湖

  众所周知,二次无机气溶胶(SIA)在污染地区是PM2.5主要成分,二次无机气溶胶(SIA)的形成也是当今大气化学过程的研究热点之一。然而,SIA在雾霾形成中的作用尚不清楚。Jansen博士等使用小时分辨在线气溶胶与气体分析仪(MARGA),在杭州的晴朗天、灰霾、雾天气下比较了PM2.5中主要无机离子的质量浓度变化规律。基于2012年4月1日至5月8日的观测数据,他们发现SIA三种主要的化学成分硫酸盐、硝酸盐、铵盐在雾霾期间占PM2.5质量大约50%。这表明SIA在雾霾形成中起到非常重要的作用。

  Jansen的博士论文指导导师,复旦大学环境科学与工程系陈建民教授指出,“2001-2004年,北京灰霾下SIA三种成分只占1/3”。他解释道:“现在,在旅游城市杭州的夏天它们占到一半”。 SO2、氮氧化物、氨气能够在大气中发生化学反应,分别是形成硫酸盐、硝酸盐、铵盐的前体物。他们的研究结果表明,这些前体污染物应该作为环境政策主要的内容加以严格控制排放。他们还发现晴朗天硝酸盐占PM2.5的11%左右,而灰霾下占20%、硝酸盐占比例超过了硫酸盐。这表明氮氧化物的排放应该格外重视,氮氧化物不但燃煤电厂排放也是不断增加的机动车所致。

  他们的研究成果加深了对我国灰霾成因与来源的科学理解,即控制严重灰霾污染的策略应该尤其重视减少二次无机气溶胶前体物的排放,如化石燃料燃烧排放的各种气态前体物,同时也要控制一次气溶胶的排放。

  什么是气溶胶?

  气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。它们能作为水滴和冰晶的凝结核(见大气凝结核、大气冰核)、太阳辐射的吸收体和散射体,并参与各种化学循环,是大气的重要组成部分。雾、烟、霾、轻雾(霭)、微尘和烟雾等,都是天然的或人为的原因造成的大气气溶胶。

  

 

  背景知识:名词解释

  一次气溶胶:一次污染源直接排放;

  二次气溶胶:是指排放到大气中的气态或颗粒态污染物发生二次化学反应形成新的大气二次颗粒物或液滴;

  二次有机气溶胶(Secondary Organic Aerosol, SOA, 主要指大气中各种化学反应形成的有机物);

  二次无机气溶胶(Secondary Inorganic Aerosol, SIA, 主要由二次化学反应形成的硫酸盐、硝酸盐和铵盐等无机成分)。

  参考文献

  Jansen, R. C., Shi, Y., Chen, J., Hu, Y., Xu, C., Hong, S., Li, J. and Zhang, M.. Using hourly measurements to explore the role of secondary inorganic aerosol in PM2.5 during haze and fog in Hangzhou, China. Adv. Atmos. Sci., 31 (6): 1427-1434, 2014. DOI: 10.1007/s00376-014-4042-2

  http://159.226.119.58/aas/EN/10.1007/s00376-014-4042-2

 

  Wang, Y., Zhuang, G.S., Sun, Y., An, Z.S.. The variation of characteristics and formation mechanisms of aerosols in dust, haze, and clear days in Beijing. Atmos. Environ. 40(34), 6579-659, 2006. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2006.05.066

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