大氣氣溶膠吸濕性質(zhì)國內(nèi)外研究進(jìn)展

1、 期 劉新罡等 ： 大氣氣溶膠吸濕性質(zhì)國內(nèi)外研究進(jìn)展 ， 布以 粗 粒 子 模 態(tài) 為 主 。 （ ） 在 測量城市氣溶膠 的 質(zhì) 量 譜 分 布 ， 各 物 種 在 相 對濕度下 的 （ 幾 何 中 值 粒 徑 ， 幾 何 標(biāo) 準(zhǔn) 方 差 、有 機(jī) 碳 ， ） ） 分 別 為 硫 酸 鹽 （ （ ） 、元素碳 （ ； 同 樣 的， ， ， ） （ ） 在 國家 公 園 測 量 的 硫 酸 鹽 質(zhì) 量 分 布 為 （ ， ） ，在 國家公園測量的硫酸鹽質(zhì) 。 在 模 型 中， 硫 酸 鈉 量譜分 布 為 （ ， ） ） 、 硝酸 鈉 、 硫 酸 氨 （ 等 的 （ 中值粒徑 ， 幾 何 標(biāo) 準(zhǔn)

2、 方 差 ） 一 般 取 為 （ ）（ ， ） 。 而各個(gè)物 ， 種在各 個(gè) 相 對 濕 度 下 其 粒 徑 的 增 長 又 是 可 以 由 ）給出的基于 （ 。 效應(yīng)的經(jīng) 驗(yàn) 擬 合 公 式 得 到 具 備 了 各 個(gè) 化 學(xué) 物 種 的干燥狀態(tài)下譜分布 、 根據(jù) 的經(jīng)驗(yàn)公式獲得 純化學(xué) 物 種 的 理 論 增 長 曲 線 及 相 應(yīng) 的 折 射 指 數(shù) ， ， 由 理 論 （ ） 就 可 以得到此化學(xué)物種在干 、 濕狀態(tài)下的散射系數(shù) 。 對濕度影響 以 后 氣 溶 膠 對 城 市 白 天 和 夜 間 溫 度 效 應(yīng) ， 結(jié)果顯 示 ： 考 慮 和 不 考 慮 相 對 濕 度 的 影 響 可

3、 以使計(jì)算 得 到 的 大 氣 增 溫 率 偏 差 達(dá) 以 上。 但張立 盛 和 石 廣 玉 （ ） 利 用 已 有 的 氣 溶 膠 折 射指數(shù)資 料 ， 計(jì) 算 了 在 不 同 相 對 濕 度 條 件 下 的 硫 酸鹽氣溶 膠 全 球 輻 射 特 性 ， 結(jié) 果 與 以 往 的 研 究 結(jié) 果有一些 明 顯 的 不 同 ， 即 考 慮 相 對 濕 度 的 影 響 后 全球平均 輻 射 強(qiáng) 迫 有 所 減 小 ， 其 根 本 原 因 在 于 隨 著相對濕度的增加 ， 粒子的質(zhì)量消光 效 率 在 減 小 ， 不對稱因 子 有 所 增 大 ， 單 次 散 射 反 照 率 變 化 不 明 顯 ， 因

4、此其導(dǎo)致的整體效應(yīng)是輻射強(qiáng)迫減小 。 研究的不足與未來研究展望 顆粒物的 吸 濕 性 質(zhì) 是 聯(lián) 系 氣 溶 膠 微 物 理 、 化 學(xué)參數(shù)的 橋 梁 和 紐 帶 之 一 ， 更 是 氣 溶 膠 基 本 光 學(xué) 性質(zhì)的重 要 參 數(shù) 之 一 ， 因 此 研 究 氣 溶 膠 吸 濕 性 質(zhì) 在整個(gè)大 氣 氣 溶 膠 科 學(xué) 研 究 中 處 于 基 礎(chǔ) 地 位 ， 對 此問題的深 入 了 解 必 將 對 研 究 探 索 大 氣 氣 溶 膠 的 環(huán)境 、 氣候 、 人體健康效應(yīng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 國內(nèi)外眾多 學(xué) 者 從 實(shí) 驗(yàn) 室 、 外 場 觀 測 、 數(shù) 值 模擬 個(gè) 角 度 來 研 究 氣 溶

5、 膠 散 射 吸 濕 增 長 因 子 ， 實(shí)驗(yàn)室研究 方 法 的 對 象 多 為 單 一 化 學(xué) 物 種 的 吸 濕 增長因子 隨 相 對 濕 度 的 變 化 情 況 ， 僅 僅 有 少 數(shù) 學(xué) 者探討 種 組 分 的 混 合 物 其 吸 濕 性 性 質(zhì) ， 但 在 實(shí) 際環(huán)境大 氣 中 ， 單 一 化 學(xué) 物 種 是 很 難 存 在 的 。 但 實(shí)驗(yàn)室研 究 畢 竟 撇 開 了 復(fù) 雜 的 環(huán) 境 體 系 ， 使 問 題 簡單化 ， 為處理更為復(fù)雜的問題 打 下 基 礎(chǔ) 。 另 外 ， 實(shí)驗(yàn)室研 究 的 對 象 以 無 機(jī) 化 學(xué) 組 分 居 多 ， 盡 管 近 年來對有 機(jī) 碳 的 吸 濕

6、 性 質(zhì) 開 始 涉 足 ， 但 數(shù) 量 畢 竟 ， ， ， 有限 （ ； ） 。 外場觀測方 法 直 接 面 對 的 是 環(huán) 境 大 氣 中 的 各 種混和狀 態(tài) 、 各 化 學(xué) 組 分 的 氣 溶 膠 ， 對 于 研 究 氣 溶膠吸濕性質(zhì)的關(guān)鍵科學(xué)問題是一個(gè)很 好 的 途 徑 。 使用濁度計(jì)并聯(lián) 、 串聯(lián)方法的技術(shù)關(guān)鍵在于 ： （ ） 加濕裝置具有良好 的 穩(wěn) 定 性 ； （ ） 顆 粒 物 吸 濕 后 碰并要盡量少 ； （ ） 測 量 腔 體 內(nèi) 燈 源 加 熱 作 用 盡 量小 。 上述外 場 實(shí) 驗(yàn) 中 的 個(gè) 不 利 影 響 應(yīng) 將 在 數(shù) 據(jù)分析中 給 予 重 點(diǎn) 介 紹 。 另

7、 外 ， 濁 度 計(jì) 的 串 聯(lián) 、 并聯(lián)觀測 由 于 加 濕 裝 置 的 限 制 ， 僅 僅 能 測 量 幾 個(gè) 相對濕度 檔 （ 例如 、 、 等 ） 下 的 氣 ） （ ，（ ） ） （ ） ） （ ， （ 其中 ， 表示粒子直徑 ， （ ） 表示粒子光 學(xué)參數(shù) ， 是 粒 子 周 長 與 入 射 波 長 的 比 值 ； 表 示 、 時(shí) 的 粒子的折 射 指 數(shù) ； 表 示 單 粒 子 給 定 散射效率 ； 表示粒子群的數(shù)濃度 。 ） 計(jì)算散射系數(shù) 的 吸 濕 增 長 最后 ， 由公式 （ 。 因子 種或者 種以上化學(xué)組分混和型大氣氣溶膠 的吸濕性粒徑 增 長 要 比 純 物 種 化 合

8、 物 的 吸 濕 增 長 復(fù)雜的 多 ， 可 以 用 （ ） （ ， ） 方程 求 得 ， 經(jīng)驗(yàn)公式的 計(jì) 算 結(jié) 果 往 往 和 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 吻 合 得 ， ， ） 。 很好 （ 另 外， （ ） 和 （ ） 用實(shí)際測量的環(huán)境顆粒物的數(shù) 譜 分 布 、 膜 采樣法得到顆粒物化學(xué)物種 譜 分 布 、 實(shí)驗(yàn)室 測得的顆粒物 吸 濕 性 粒 徑 增 長 因 子 ， 利 用 理 論得到環(huán) 境 大 氣 的 消 光 系 數(shù) ， 能 夠 與 實(shí) 際 測 量 的 消光系數(shù)相匹配 ， 實(shí)現(xiàn)了消光系數(shù)的閉合實(shí)驗(yàn) 。 ） 和李 子 華 等 （ 李子華和徐曉萍 （ ） 根據(jù)在重 慶 的 實(shí) 測 氣 溶 膠 資

9、料 ， 研 究 了 相 對 濕 度 對氣溶膠粒子 短 波 輻 射 特 性 的 影 響 以 及 考 慮 了 相 氣候與環(huán)境研究 卷 溶膠散射 系 數(shù) 吸 濕 增 長 因 子 ， 然 后 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 關(guān) 系 式進(jìn)行內(nèi) 插 、 外 推 的 方 式 得 到 不 同 相 對 濕 度 下 的 增長因子 。 在 外 場 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 采 用 雙 電 遷 移 性 顆 粒 物吸 濕 粒 徑 分 析 儀 研 究 顆 粒 物 吸 濕 性 粒徑增長 ， 其 能 夠 監(jiān) 測 的 粒 徑 在 亞 微 米 級 ， 而 且 同樣存在 相 對 濕 度 檔 數(shù) 較 少 ， 需 采 用 經(jīng) 驗(yàn) 關(guān) 系 式 內(nèi)插 、 外推的問

10、題 。 數(shù)值模擬的 方 法 一 般 是 假 設(shè) 了 各 化 學(xué) 組 分 的 粒徑譜分 布 ， 由 其 實(shí) 驗(yàn) 室 測 量 得 到 的 粒 徑 吸 濕 增 長因子 ， 通過 散 射 理 論 得 到 不 同 相 對 濕 度 下 的氣溶膠 散 射 系 數(shù) ， 進(jìn) 而 得 到 不 同 相 對 濕 度 的 顆 粒物吸濕 增 長 因 子 。 所 得 數(shù) 值 的 準(zhǔn) 確 性 依 賴 于 對 顆粒物粒徑數(shù)譜分布認(rèn)識(shí)的水平 。 與眾多的 國 外 研 究 顆 粒 物 吸 濕 性 相 比 較 ， 國 內(nèi)在此方面的研究 ， 僅僅在北京郊 區(qū) 、 上 海 郊 區(qū) 、 廣州進(jìn)行 了 觀 測 研 究 ， 很 少 在 污 染

11、 較 重 的 市 區(qū) 進(jìn) 行系統(tǒng)的 研 究 ， 整 體 上 看 研 究 數(shù) 量 偏 少 ； 在 研 究 方法上 ， 也 比 較 單 一 ， 僅 僅 涉 及 光 學(xué) 儀 器 的 觀 測 及基于觀 測 的 數(shù) 值 模 擬 。 而 且 ， 現(xiàn) 有 的 研 究 成 果 與正確認(rèn) 識(shí) 大 氣 能 見 度 衰 減 成 因 、 保 護(hù) 人 群 健 康 的迫切需 求 還 有 一 段 距 離 ， 這 也 與 目 前 國 內(nèi) 較 重 的空氣污 染 ， 國 家 對 大 氣 污 染 進(jìn) 行 調(diào) 控 的 迫 切 性 不相適應(yīng) ， 因 此 ， 在 國 內(nèi) 廣 泛 開 展 氣 溶 膠 吸 濕 性 質(zhì)的研究具有必要性和緊迫性

12、 。 為此 ， 我們提出如下研究建議 ： （ ） 必須 開 展 大 氣 中 常 見 化 學(xué) 物 種 及 其 混 合 物的水溶 性 增 長 機(jī) 制 實(shí) 驗(yàn) 室 基 礎(chǔ) 理 論 研 究 ， 定 量 研究親水 性 化 合 物 的 吸 濕 能 力 及 親 水 性 、 憎 水 性 化合物混合狀 態(tài) 對 顆 粒 物 水 溶 性 質(zhì) 及 光 學(xué) 性 質(zhì) 的 影響 。 （ ）盡 快 開 展 基 于 大 氣 能 見 度、 輻 射 強(qiáng) 迫、 環(huán)境健康影響 與 成 因 控 制 的 氣 溶 膠 吸 濕 性 外 場 觀 測研究 ， 為政 府 實(shí) 行 動(dòng) 態(tài) 調(diào) 控 的 環(huán) 保 措 施 提 供 科 學(xué)支撐 。 開展 氣

13、溶 膠 吸 濕 性 質(zhì) 的 立 體 監(jiān) 測 及 其 對 我國區(qū)域 和 全 球 氣 候 變 化 影 響 的 研 究 ， 為 制 定 我 國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供科技支撐 。 （ ） 基于 大 氣 化 學(xué) 組 分 的 氣 溶 膠 吸 濕 性 質(zhì) 閉 合試驗(yàn) ， 建立 地 基 國 家 大 氣 物 理 顆 粒 物 化 學(xué) 組 分 大 氣 能 見 度 大 氣 輻 射 強(qiáng) 迫 綜 合 監(jiān) 測 網(wǎng)， 對 顆粒物進(jìn) 行 長 期 穩(wěn) 定 的 物 理 、 化 學(xué) 光 學(xué) 特 性 的 觀 測 ， 強(qiáng)化地面立體觀測與數(shù)值同化研究的接合 。 ， ， ， ： ， ： ， ， ， ， ， ， ： ， ， ， ， ： ， ， ）

14、 ， ： （ ， ， （ ， ） ： ， ， ： ） 參考文獻(xiàn) （ ， ： ， ， ） （ ， ） ： （ ， ， ） ： （ ，： ， ， ， ： 程雅芳 珠江三角洲新墾地區(qū)氣溶膠的輻射特性 基于觀測 的模型研究 北京大學(xué) 博 士 論 文 ， ： ， ， ， ， ， ： ， ， ： ， ： ， 期 劉新罡等 ： 大氣氣溶膠吸濕性質(zhì)國內(nèi)外研究進(jìn)展 ， ： ， ， ， ： ， ， ， ： ， ， ： ， ， ： ， ó ， ， ， ） ： （ ， ， ， ： ， ： ， ： ， ， ： ， ， ， ： ， ， ， ） ： （ 劉長盛 ， 劉文保 大 氣 輻 射 學(xué) 南 京 ： 南 京

15、大 學(xué) 出 版 ， 社， ） ： （ ， ， ， ， ， ： ， ， ， ， ， ： 李 子華 ， 涂曉萍 考慮濕度影響的城市氣溶膠夜晚溫度效應(yīng) ： ， 大 氣 科 學(xué) ， （ ） ） ， ） ： （ （ 李 子華 ， 楊軍 ， 黃世鴻 考慮濕度影響的城市氣溶膠粒子的 ） ： ， 白天溫度效應(yīng) 大氣科學(xué) ， （ ） ， ） ： （ （ ， ， ） ： （ ， ， ， ， ， ： ， ， ， ： （ ） ， ， ， ： ， ， ， ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ） ： （ ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ： ， ， ， ： 蒲一芬 ， 楊建亮 ， ， 大 氣 氣 溶 膠 的 酸 化 與 相