上海地区大气气溶胶的吸湿性及其对光学性质的影响研究

大气气溶胶吸湿增长，直接改变大气气溶胶的粒径分布和大气污染物的气固转化速率和方向，对大气气溶胶的光学性质产生直接和间接效应。本项目采用一体两翼的实验方案研究上海地区大气气溶胶的吸湿性及其对光学性质的影响。即以HTDMA研究气溶胶的粒径分布和吸湿性为主体，MARGA分析离子化学和CRDs-Nephelometery测量光学性质为两翼。通过长期外场观测，系统表征上海地区大气气溶胶的混合状态和吸湿增长因子，包括日变化、季节特征和低能见度事件特征，揭示影响气溶胶吸湿性变化的关键过程。从吸湿性的角度深入分析大气气溶胶污染的形成和转化机制。重点研究吸湿增长对光学性质的直接和间接效应，包括气溶胶粒径分布和光学性质的影响（直接光学效应）以及吸湿潮解对气溶胶形成和转化的促进作用（间接光学效应）。所得结果可为深化上海大气污染机制提供基础。

本项目研究了上海城区和远郊工业区大气气溶胶的吸湿性及其对光学性质的影响。项目累计发表期刊论文和会议论文共9篇，其中在Atomspheric Environment等国际刊物上发表SCI文章3篇，较好地完成了项目研究任务。在中国气象局一院八所2010年会上的报告被评为大会优秀论文。结果表明，上海的冬季为灰霾高发季节，大气气溶胶为近疏水性颗粒物和强吸湿性颗粒物的外混合物。颗粒越大，颗粒物吸湿性越强，Aitken模颗粒物和积聚模颗粒在吸湿性上存在明显的鸿沟。根据吸湿性估算，颗粒物中水溶性物质的贡献最高达到70%。积聚模颗粒物中硝酸铵含量较高，而Aitken模颗粒物中没有发现硝酸盐。提出了颗粒物中硫酸盐的存在促进了硝酸盐的形成和转化的颗粒物老化机制。指出灰霾发生期间相当部分的颗粒物发生了潮解，加剧了能见度恶化。对于夏季颗粒物，颗粒物的综合吸湿性与冬季相当，但大多数情况下颗粒物中没有硝酸铵成分。受外来输送影响，上海大气可转变为富氨气氛，促使和硫酸铵硝酸铵的大量形成，从而发生夏季灰霾。在上海远郊工业区的研究发现，颗粒物吸湿增长因子对灰霾有明显的正响应。夏季近疏水模态颗粒物的吸湿性远高于冬天和城区，可能与工业区较高的有机污染物浓度和二次有机气溶胶的形成有关。降水对吸湿性颗粒物的清除能力远高于疏水颗粒物，然而，雨后吸湿性颗粒物增加非常快，反映了区域SO2和NOx污染以及大气氧化性。当大气相对湿度较低时，气溶胶的光散射性与大气能见度不一致，反映出颗粒物吸湿增长有时对灰霾发生起关键作用。化学离子分级测定结果显示，煤烟型污染依然十分严重，汽车尾气型污染日益加剧，扬尘污染还需进一步控制。即使处于海洋场控制，也不可忽视扬尘污染和燃煤排放对上海大气Na+和Cl-的贡献。