北京雾水化学成分及其与雾微物理特征关系的研究

With the acceleration of urbanization and industrialization, the fog in Beijing has the regional characteristics of long duration, wide impact and high intensity, which has caused serious harm to traffic safety, human health and environmental ecology. In order to reveal the interaction mechanism between air pollution and fog water chemical characteristics in Beijing, the project intends to carry out the fog water chemical composition observation using three-stage CASCC based on the cloud and fog physical observation platform of Chinese Academy of Meteorological Science in Beijing. The following two aspects are mainly studied: (1) The relationship between fog chemical composition and fog microphysics is analyzed, and the differences of fog water chemistry between radiation fog and advection fog are given. (2) The wet deposition effect of fog water on different aerosol components is quantitatively investigated. The research will help to explore the causes of aerosol hygroscopicity transforming into droplets and the mechanism of wet removal of atmospheric aerosol particle.

随着城市化和工业化进程的加快，北京地区的大雾天气呈现持续时间长、影响范围广、强度大等地域性特点，对交通安全、人类健康和环境生态造成严重的危害。为了揭示北京地区空气污染与雾水相互作用的机理，基于气科院云雾物理地面在线观测平台，本项目拟利用三级主动式雾水采样器开展北京大雾过程雾水化学成分采样观测。利用获取的雾水化学成分、雾微物理特征以及气溶胶等数据，主要开展以下两个方面的研究工作：（1）分析北京地区雾水化学组成的特点、来源以及雾水化学成分与雾微物理结构的关系，并给出辐射雾和平流雾雾水化学特征的差异。（2）研究雾水对污染颗粒物的湿沉降作用，探讨雾水对不同气溶胶成分的湿沉降效果。项目的研究有助于探究气溶胶吸湿转化成雾滴的成因以及大气气溶胶粒子湿清除的机理。

2021年9月~2022年6月在北京延庆山区闫家坪观测站和庐山云雾试验站开展了云雾水采样观测试验。在北京延庆山区观测到7次云雾过程，共收集到云雾水样品28瓶；在庐山云雾试验站观测到9次云雾过程，共收集到云雾水样品40瓶。2022年3~6月北京延庆山区闫家坪观测站云雾水pH值在5.4~7.4之间，平均值为6.8，云雾水呈碱性。云雾水电导率（EC）在26~517 μs/cm之间，平均值为128±137 μs/cm。2021年9~12月庐山云雾水pH值在3.2~6.9之间，平均值为5.0，云雾水呈轻度酸性。电导率（EC）在6~290 μs/cm之间，平均值为75±65 μs/cm。除了F−北京各离子组分均大于庐山， NH4+和Ca2+浓度是庐山的3倍。二者云雾水中离子浓度最高的组分为NH4+和SO42−，占总离子浓度（TIC）的60%。二者云雾水中SO42−/NO3−均为2.6，为1987年在庐山的观测结果的1/2。整体上庐山云雾水中的金属元素浓度含量较低，远低于南京等城市雾水中的金属元素浓度，处于乡村和偏远地区的范围。