庐山三级分档雾水化学特征的对比分析

为研究庐山冬季不同粒径雾滴化学成分特征,于2015年和2016年在庐山开展冬季云雾物理化学特征的很高综合观测实验,利用主动式分档雾水采集器（three-stage CASCC）共采集44组3级粒径雾滴的雾水样品,其分档空气动力学直径为4~16μm（S3级）,16~22μm（S2级）和>22μm（S1级）.用850professional IC型色谱仪（瑞士万通）分析雾水中的水溶性离子浓度,讨论3级分档雾水化学特征和不同粒径雾水中各离子组分的来源及相关性.结果表明,2015年和2016年庐山冬季3级雾水多呈酸性,2016年酸性更强,pH值与雾滴的粒径大小有依赖性关系,4~16μm的小雾滴酸性更强.雾水中主要离子有Ca²⁺,NH₄⁺,SO₄^2-,NO₃^-和Cl^-.NH₄⁺,SO₄^2-,NO₃^-主要集中在4~16μm的小雾滴中,受海洋和土壤源的影响比较小,主要是人为活动所导致,2015年雾水Cl^-主要受人为源的影响,2016年人为输入显著降低,主要受海洋源影响.Mg²⁺,Ca²⁺主要集中在>22μm的大雾滴中.SO₂、NO_x排放逐年降低导致2016年雾水中SO₄^2-和NO₃^-浓度明显小于2015年.     

南京雾过程对大气气溶胶谱分布及化学组成的影响

为探究南京地区雾过程对气溶胶粒子化学组成和尺度分布的影响,在2017年冬季的雾观测中平行收集了3级分档雾水和分粒径气溶胶样品,并对雾微物理量与气溶胶谱分布、3级分档雾水与雾前、雾中、雾后分粒径气溶胶化学组成对比分析。结果表明,2017年冬季南京第1次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为不对称“V”型,最低值位于7μm处,第2次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为3峰型,峰值分别位于5,15,21.5μm处。在雾形成、发展阶段,粒径<0.33μm的气溶胶质量浓度降低,粒径0.38μm气溶胶质量浓度升高,雾成熟阶段,气溶胶粒子质量浓度在全粒径段均达到最低,粒径0.38μm的气溶胶质量浓度大幅降低,与雾前相比,雾后气溶胶质量浓度峰值向大粒径方向移动。雾前,气溶胶水溶性离子组分富集在粒径<0.43μm的小粒子中,随着雾过程进行,成核作用和吸湿增长使得水溶性离子向较大粒径段富集。雾中新生成的气溶胶随着雾滴的蒸发被释放,导致雾后NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺浓度升高。较小粒径的气溶胶中和率更高,雾形成初期的新生雾滴酸性较强,随着雾过程的进行逐渐中和,雾水pH值逐渐升高。     

南京三级分档雾水有机酸和无机组分化学特征

本研究于2017年11月~2018年1月在南京北郊开展为期45d的雾外场综合观测试验,并在2017年12月30~31日一次浓雾过程中,利用主动式分档雾水采集器采集三级分档雾水样品 （三级切割直径：S1, > 22μm;S2,16~22μm;S3,4~16μm）,测定了样品的有机酸和无机离子浓度以及pH值和电导率,以探讨南京三级粒径雾水的有机酸和无机离子组分化学特征.结果表明,南京三级粒径雾水呈碱性,Ca²⁺,NH₄⁺,SO₄^2-和NO₃^-为三级分档雾水的主要离子组分.甲酸根（HCOO^-）、甲基磺酸根（CH₃SO₃^-）、草酸根（C₂O₄^2-）和乙酸根（CH₃COO^-）为主要有机酸组分.总离子浓度和各种离子浓度的体积加权平均随粒径变化呈“U”型分布,且在4~16μm小雾滴中富集.4种主要有机酸离子浓度间均存在显著相关性.雾水中Ca²⁺和NH₄⁺是导致雾水呈碱性的主要原因.与2013年相比,2017年雾水酸度大幅降低,主要由于致酸成分的减少和中和反应的发生.