近岸、边缘海污染大气中二次有机气溶胶形成过程研究

二次有机物气溶胶（SOA）的健康和气候效应已引起广泛的关注，但人们对SOA的气态和颗粒态前体物的认识还不够清楚，SOA的化学组成、理化性质、形成机制仍然存在极大的不确定性，现有模型预测的大气SOA含量比观测值小5-10倍，因此寻找新的SOA形成机制是环境和气候研究的核心问题之一。本项目尝试选择我国近岸、边缘海污染大气这一特定的环境，在对历史文献和资料深入分析的基础上，设计现场观测实验，并结合数值模式揭示SOA在大气颗粒中的谱分布特征，深入探讨SOA在这一特定环境中可能的形成机制，重点考察雾和气溶胶非均相反应在SOA形成中的作用，研究海盐气溶胶对二羰基酸和SOA形成的影响以及气溶胶酸度在SOA形成中的作用。

二次有机气溶胶是细颗粒物的重要组成之一。本项目通过对中国黄海海岸、边缘海的大气观测、数值模拟研究，来分析大气环境中二次有机气溶胶的生成与气溶胶酸度、雾过程的相互作用，以及海洋、海岸气溶胶中有机胺和乙二酸的来源与分布特征。.（1）通过对海岛定点观测，发现气溶胶酸度和水溶性有机碳存在很好的相关性，进而证实酸催化对海洋气溶胶中二次有机气溶胶生成的贡献。.（2）经过雾过程形成的二次气溶胶主要集中在粗颗粒段，而且受气温的影响。本研究提出低温下雾过程形成大粒径二次气溶胶这个新的科学问题，并认为雾过程形成的大量二次气溶胶可能来源于大于10μm的雾滴。.（3）对我国渤海、黄海、东海海域的颗粒态有机胺的研究表明，海洋大气中的有机胺主要来源于海洋的直接排放，与该海域的生物活动相关。而DMA+和TMA+浓度空间分布的不同，则可能是取决于不同海域TMA的降解速率。黄海海岸大气中的有机胺种类及浓度变化存在季节差异，研究表明青岛市大气中DMA+主要来源于云过程，而TMA+则可能于有机胺和铵的替代反应，其峰值向小粒径偏移。.（4）大气颗粒态乙二酸浓度呈海岸-近海-开阔大洋减少的趋势。由此可见，中国的边缘海大气气溶胶很大程度上受陆源人为污染气团的影响。大气颗粒态乙二酸主要分布在雾滴模态，部分黄渤海及西北太平洋海域中乙二酸在爱根模态存在峰值，揭示了海洋的重要作用。在近岸、边缘海及西北太平洋海域大气气溶胶中，乙二酸/硫酸盐在纳米粒径段均存在高值。.（5）海洋边界层中新粒子的生成和增长，受大陆输送人为污染物和海洋排放有机气体相互作用的影响。研究发现，在黄海海岸及我国边缘海观测到的新粒子生成事件中，新粒子的增长过程表现为两种不同类型：一阶段增长和二阶段增长。一阶段增长是指新粒子生成后由于白天光化学反应导致的气-粒凝结增长，但其粒径不会超过50nm。CMAQ模拟结果显示有机物对第一阶段增长起到重要作用。二阶段增长是指新粒子在经过白天一阶段增长后，会有几小时停滞，之后在傍晚或夜间出现第二阶段增长，最大粒径达到50nm或50nm以上。NO3-、NH4+和SOA大量生成是促使新粒子第二阶段增长的主要因素。而在清洁的大气环境中则没有发现新粒子的第二阶段增长现象。表明在污染大气环境中生成的新粒子更容易增长到能活化为云凝结核的粒径范围，从而影响气候。