海盐气溶胶对华南沿海工业城市能见度恶化的影响

Fine aerosol pollution and resultant reduced visibility are important environmental issues which are widely concerned by International scientific communities and governments currently. Nowadays, fine aerosols possess a higher and higher portion of the composite of the deteriorating haze pollution in the Pearl River Delta. For coastal industrial cities such as Shenzhen, Shantou and Zhanjiang, although the gross pollution is less and the traditional air quality index is better than central cities such as Guangzhou, hazy weather occurs clearly more, which means that the deterioration of visibility is more obvious in the coastal industrial cities. Based on the early outcomes of National Nature Science Fund Research, the distrubitions of sea salt aerosol both in coastal and offshore land, and the differences between the two district are investigated. Using the high temperol resolving spectrum instrument for fine aerosol and kinds of aerosol online composition analyse instruments, the aerosol particle spectrum, sea salt aerosol spectrum and distribution of fine aerosol composition are studied. Differences of basic characteristic of aerosols in the clear and the polluted air in coastal land are analysed. The different effects of huge sea salt aerosols on clearing and polluting the oceanic air are discussed. The roles that huge sea salt aerosols act in the chlorine loss mechanism of polluted air in the coastal industrial cities in South China, and in the processes that produce a mass of secondary fine aerosols which cause visibility deterioration are also probed into. All these work provide basis for decision-making to cope with hazy weather in coastal industrial cities in South China.

细粒子气溶胶污染和导致的能见度下降问题是当前国际科学界和各国政府普遍关注的重要环境问题，目前珠三角严重大气灰霾的组成中细粒子的贡献越来越大，而沿海工业城市如深圳、汕头、湛江，虽然其污染物排放总量小于广州等中心城市，传统的空气质量指标也优于广州，但其灰霾天气明显比广州偏多，即沿海工业城市的能见度恶化趋势更加明显。本项建议结合前期国家自然科学基金课题研究的主要结果，重点分析海岸地带与远离海岸地区海盐气溶胶的分布特征与差异，使用高时间分辨率的气溶胶细粒子谱仪、多种气溶胶成分在线仪器，研究气溶胶粒子谱、海盐气溶胶谱、细粒子气溶胶的成分谱分布，分析沿海清洁大气与污染大气中气溶胶基本特征的差异，探讨海盐气溶胶巨粒子在清洁海洋大气中与污染大气中的不同作用，探讨海盐巨粒子在华南沿海工业城市污染大气中的氯损耗机制，及生成大量二次气溶胶细粒子导致能见度恶化的过程，为华南沿海工业城市治理灰霾天气提供决策依据。

在珠三角地区，沿海工业城市如深圳，其传统空气质量指标优于中心城市广州，但其灰霾天气比广州偏多，沿海工业城市的能见度恶化趋势更加明显。本项研究重点分析了海岸地带与远离海岸地区海盐气溶胶的分布特征，探讨海盐粒子在华南沿海城市大气中的氯损耗机制，及生成的二次气溶胶细粒子对细粒子复合污染的影响。观测研究发现，海盐气溶胶贡献了海岸地区PM2.5中的大部分的Cl-, Na+, Mg2+以及部分的Ca2+；沿海城区PM2.5中的大部分Na+, Mg2+以及部分Ca2+；珠三角内陆PM2.5中的部分Na+以及Ca2+。受强大的东南季风影响，沿海地区湿季的海盐气溶胶明显更高。台风影响期间，尤其是在台风降水阶段，海盐气溶胶浓度呈现快速上升趋势，其可能与台风输送、雨滴破碎蒸发有关，台风降水期间海盐气溶胶的贡献率显著增加,海盐气溶胶表现出低氯损耗率特征。沿海地区中大气中HCl的来源可能与海盐气溶胶的氯损耗机制有关，且相对湿度低时氯损耗更容易发生。Model-3/CMAQ模式模拟研究发现，受夏季风的作用，海盐气溶胶被偏南风输送至陆地，导致海岸地区和内陆地区的气溶胶形成机制存在不同。在海岸地区，受海盐气溶胶的影响，PM10浓度增加至30μg/m3，干沉降增加至15 kg/ha，湿沉降增加至8 kg/ha。其中硫酸盐浓度的增加主要来自于海盐气溶胶中粗粒态SO42-的一次性排放，而硝酸盐浓度的增加主要来自于二次形成（如氯损耗）。在珠海，17.6%的SO42-、26.6%的NO3-以及38.2%的PM10来自于海盐气溶胶的排放，而在内陆地区广州，这些比重低于1%。由于海盐气溶胶使得PM10和其成分的增加，也导致珠三角地区，特别是在海岸地区的沉降通量也更高。且相比于干沉降，PM的湿沉降对海盐气溶胶的敏感性更高。海岸地区比内陆地区更受海盐气溶胶的影响，且硝酸盐也比硫酸盐更受海盐气溶胶的影响。此外，还涉及有珠三角地区气溶胶污染特征分析与大气边界层中气象条件对空气质量的影响。总体而言，本项研究深入分析了海盐气溶胶等对珠三角空气质量的影响，为珠三角地区，特别是沿海城市治理灰霾天气提供决策依据。