南京市霾过程中含碳气溶胶混合状态对光学特性的影响机制研究

As the important aerosol components, carbonaceous aerosols play a vital role in the occurrence and development processes of urban hazes. Whereas, the impacts of the mixing state of carbonaceous aerosols on their optical properties have been less extensively investigated for now. In this project, the aerosol number concentration, the mixing state, and the optical properties were simultaneously measured during the typical haze episodes in Nanjing by using the Wide Range Particle Spectrometer (WPS), the Single Particle Aerosol Mass Spectrometer (SPAMS), Nephelometer and Aethalometer. As a result, the dominant particle size of aerosols and the mixing state of carbonaceous aerosols were derived. The sources of carbonaceous aerosols and their mixing state were manifested to be different in the occurrence, development, and dissipation stage of haze pollution, especially in the development and dissipation stage when the PM2.5 concentrations enhanced and decreased steeply. Consequently, the impacts of the mixing state of carbonaceous aerosols on their optical properties were discussed particularly in various haze stages. Therefore, this study can provide a deep acquaintance with the influence of aerosol physiochemical properties on atmospheric visibility, and a data support for evaluating the aerosol radiative forcing. Besides, the project results may be as a scientific foundation for the atmospheric pollution control, the air quality improvement, and the visibility improvement.

含碳气溶胶作为气溶胶的重要组成成分，在城市霾的发生和发展过程起到重要作用。目前，霾过程中含碳气溶胶不同混合状态对气溶胶光学特性的影响的研究还较少。本项目拟使用宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)、气溶胶单颗粒化学质谱仪(SPAMS)、浊度仪和黑碳仪等在线监测仪器，在南京典型霾天气下开展气溶胶数谱分布、混合状态及光学性质的同步观测研究，识别霾过程中气溶胶主导粒径，获得城市霾过程中含碳气溶胶的混合状态，明确在霾发生、发展和消散等不同阶段下含碳气溶胶的来源及混合状态差异，尤其是在霾爆发和消散阶段PM2.5质量浓度“陡升”和“陡降”过程中含碳气溶胶混合状态的变化特征及其对气溶胶光学特性的影响机制。本研究结果可丰富气溶胶理化特性对大气能见度影响的深入认识，也为评估气溶胶辐射强迫提供更多更细致的数据支撑，并为长三角大气污染控制、空气质量和大气能见度改善提供科学依据。

含碳气溶胶作为气溶胶的重要组成成分，在城市霾的发生和发展过程起到重要作用。目前，霾过程中含碳气溶胶不同混合状态对气溶胶光学特性的影响的研究还较少。本项目使用宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)、气溶胶单颗粒化学质谱仪(SPAMS)、浊度仪和黑碳仪等在线监测仪器，在南京典型霾天气下开展了气溶胶数谱分布、混合状态及光学性质的同步观测研究。识别了影响散射和吸收系数的关键粒径及化学组分，识别了区域污染过程中颗粒物的主导粒径、主要化学组成、含碳量及混合状态。阐明霾不同阶段含碳气溶胶混合状态对光学特性的影响机制，明确了导致霾期间气溶胶消光系数增大的主控因子。明确了霾污染发生、发展和消散过程的不同阶段碳质气溶胶的来源及混合状态差异。此外，还参与其他项目观测，获取了长三角地区的上下游典型地区气溶胶理化特征，如上游的河北石家庄、内蒙古鄂尔多斯和呼和浩特、传输通道的泰山山顶、下游的湖北武汉，获得了这些城市气溶胶的理化分布、时空演变、来源和传输机制特征。使用后向轨迹HYSPLIT模式和IMPROVE模式获取了霾污染不同发展阶段下主导粒径、潜在来源及其对光学特征的影响。项目组还获取了在沙尘远距离输送过程中气溶胶混合状态和粒径分布的变化特征，获取了在沙尘不同污染阶段下气溶胶混合状态的污染机制。获取了在区域污染过程中不同阶段下气溶胶混合状态对消光特性的影响。依托本项目研究成果共发表文章30余篇，其中项目第一资助论文4篇和第二资助论文15篇。本研究结果可丰富气溶胶理化特性对大气能见度影响的深入认识，也为评估气溶胶辐射强迫提供更多更细致的数据支撑，并为长三角大气污染控制、空气质量和大气能见度改善提供科学依据。