我学者发现PM2.5水含量和酸度是二次无机组分形成的因素

　　近日，中国科学院城市环境研究所大气污染控制化学研究组(陈进生研究团队)在大气污染成因与气溶胶酸度研究方面取得进展：大气细颗粒物(PM2.5)在准静止锋天气形势下易出现二次转化，PM2.5中的液态水含量和酸度是二次无机组分(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)形成的关键因素。研究成果以“The characteristics of air pollution induced by the quasi-stationary front: formation processes and influencing factors”为题发表在Science of the Total Environmental上，吴鑫博士生为第一作者，陈进生研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(U1405253，41575146)、国家重点研发项目(2016YFC02005、2016YFE0112200) 中国科学院“创新交叉团队”项目的资助。

　　厦门市位于中国东南沿海地区，在地理位置上处于南岭-武夷山脉以南和东、西风带交替影响的过渡带，同时受中高纬和低纬大气环流的影响，是各类天气系统频繁活动的地区。每当春季回暖增湿或乍暖还寒时，时常会出现天气阴晴不定，空气潮湿，伴随有降水或者大雾，“回南天”天气因此产生，这种天气返潮的现象主要由华南准静止锋引起。华南准静止锋是一种影响我国华南地区的重要天气系统。华南准静止锋的形成主要是来自北方的冷空气作用，同时冷锋锋面受到南岭-武夷山脉的阻挡而停滞于华南北部；或是北方的冷空气和来自南海的暖湿气流在华南一带相遇，冷暖空气强度相当时也可能形成准静止锋。

　　此次污染过程的观测依托中国科学院城市环境研究所大气环境观测超级站的多参数、立体、高时间分辨率设备，对大气的气象条件、污染物浓度和化学组分进行全方位观测，探讨准静止锋天气形势下大气细颗粒物的酸度、液态水含量(LWC)及污染过程的形成与成因机制。结果表明：在准静止锋天气形势下，颗粒物中的二次无机组分在高湿环境中更容易由非均相/液相反应生成。颗粒物中的液态水是非均相反应发生的重要媒介，不仅为非均相反应提供了反应的场所，也使得气态污染物更快地向颗粒态转化。高湿环境和高含量的液态水对颗粒物的酸度也有显著影响。原位酸度(H+in-situ)在不同LWC条件下的变化趋势和水解酸度(HSO4-)比较一致。两种酸度的路径均随着LWC的增加而增加，但是其增速在不同阶段有所不同。在LWC超过100 μg？m-3且湿度大于90%的条件下，H+in-situ的增速明显下降。在湿度较大时，LWC对酸度的贡献有所减少。HSO4 -/ H+in-situ 则随着LWC逐渐降低，HSO4-水解的速率小于H+in-situ形成的速率，说明HSO4-对于酸度的贡献减小，而H+in-situ的贡献增加。本研究的结果有助于认识PM2.5的二次转化过程并量化了液态水和酸度对大气污染形成的贡献。