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南京信息工程大學團隊在水汽與有機氣溶膠相互作用方面取得重要進展

图片说明:南京信息工程大學團隊在水汽與有機氣溶膠相互作用方面取得重要進展,。

未來網高校頻道7月2日訊(記者 楊子健 通訊員 李婧禕)近日,大氣環境領域權威期刊ACP(Atmospheric Chemistry and Physics)(2020年影響因子為5.414)刊發瞭南京信息工程大學環科院REACH研究團隊(Research for Energy, Air Quality, Climate, and Health)的文章“Impacts of water partitioning and polarity of organic compounds on secondary organic aerosol over eastern China”,闡明瞭由大氣中水分子與氣溶膠有機相的相互作用對二次有機氣溶膠(SOA)的重要貢獻。REACH團隊骨幹、該校環科院李婧禕副教授是論文第一作者,REACH團隊負責人胡建林教授和美國德州農工大學(TAMU)應琦教授為共同通訊作者。這項工作受到瞭科技部國傢重點研發項目、國傢自然科學基金、國傢社科基金重大招標項目、省“六大人才高峰”項目、省大氣環境監測與污染控制研究重點實驗室、省大氣環境與裝備技術協同創新中心的支持。有機氣溶膠是導致我國灰霾主要污染物PM2.5的重要組成成分,而其中由前體物經過大氣化學反應生成的SOA占有重要比重。目前,大多數空氣質量模型基於半揮發性有機物(SVOCs)飽和蒸氣壓的平衡分配法模擬半揮發性SOA的形成。這一過程通常假設顆粒物有機相是理想混合態,忽略瞭大氣中水分子向氣溶膠有機相的分配,以及水分子、SVOCs與氣溶膠有機相的相互作用(活度系數≠1)過程。這些會影響SOA的化學組成、吸濕性、光學特性等。 學校環科院REACH團隊與美國德州農工大學、北京大學、北京航空航天大學、中科院廣州地球化學所、中科院大氣物理所等單位研究人員合作,更新瞭空氣質量模型CMAQ裡的SOA反應模塊,加入水分子向氣溶膠有機相分配和水分子、SVOCs與氣溶膠有機相相互作用,對2013年1月和7月我國東部地區的SOA濃度和時空分佈進行瞭模擬,並評估瞭其對SOA濃度和理化性質的影響。 研究發現,在夏季高溫高濕條件下,水分子平衡分配和水—氣溶膠有機相相互作用使SOA平均濃度增加20-50%,氣溶膠光學厚度增加高達10%,氣溶膠有機相水含量(ALWorg)約為5-7μg m-3 (ALWorg/SOA=0.2-1.0)。SOA的增加主要集中在長三角地區和黃海海域,來源分別為自然源和人為源。冬季,由於模型模擬的SOA占OA比例很小,SOA平均濃度減少約10-20%。采用κ-Khler理論估算的有機氣溶膠吸濕性與氣溶膠O:C比例相關,其擬合關系呈現顯著的季節和地區差異性。SOA的變化使得氣溶膠直接輻射強迫(ARF)在夏季變化顯著,特別在長三角地區增強最高達15%。 通過模型敏感性分析發現,水分子平衡分配和水-氣溶膠有機相相互作用對溫度、相對濕度和SVOCs的飽和蒸氣壓敏感。兩種過程對SOA的影響相反。水分子平衡分配減少瞭吸收相的平均分子量,從而促進SOA形成,使其平均濃度增加高達80%。由於本研究中SVOCs的活度系數大都大於1,因而水-氣溶膠有機相相互作用使得SVOCs的平衡分配系數減少,進而使SOA濃度減少高達50%。 這項研究揭示瞭水分子平衡分配和水-氣溶膠有機相相互作用在高溫高濕環境下對SOA的顯著影響,研究結果為我國SOA的形成機制提供瞭新的見解。

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文章名称:南京信息工程大學團隊在水汽與有機氣溶膠相互作用方面取得重要進展

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