泰山顶一次雾过程单颗粒气溶胶化学组分特征研究

摘要

2017年5月21—22日泰山顶发生了一次地形雾过程。利用宽范围粒径谱仪(wide-range particle spectrometer,WPS)和气溶胶单颗粒质谱仪(single particle aerosol mass spectrometer,SPAMS)观测该次雾过程期间泰山顶大气气溶胶粒径分布和化学组成特征,结合PM(大气颗粒物)和气象要素数据,分析了此次雾过程对气溶胶粒径分布和化学组成的影响。此次雾过程分为形成、成熟、消散三个阶段。研究表明:不同阶段雾对不同粒径的气溶胶粒子的清除作用不同。在成熟阶段,硫酸盐与元素碳混合颗粒(EC-sulfate)、二次元素碳颗粒(EC-secondary)和富胺颗粒减少,其他大部分颗粒含量增加。而在消散阶段,这三种颗粒和元素碳(elemental carbon,EC)、富铁颗粒和富钒颗粒增加,其他颗粒物减少。随着雾过程发展,气溶胶粒子谱宽逐渐变窄,小粒径段颗粒迅速减少,大粒径段颗粒逐渐增加,峰值粒径先减小后增加。泰山顶的大气颗粒物主要分为6类:富碳颗粒(47.7%)、富钾颗粒(28.8%)、富钠颗粒(8.9%)、重金属颗粒(10.1%)、富铝颗粒(3.9%)和富铵颗粒(0.7%)。从气溶胶粒子谱分布分析,大部分气溶胶粒子集中于0.2~1μm,其中EC-secondary的含量是最多的,单粒径峰值可以达到50%以上。而在各个粒径段,EC-nitrate(硝酸盐与元素碳混合颗粒)的含量几乎都大于EC-sulfate,表明相较于硫化物,EC更易与氮化物结合。