当前位置:主页 > 社科论文 > 生态环境论文 >

泰山气溶胶化学及云微物理过程研究

发布时间:2019-05-27 01:30
【摘要】:云雾是包括气相、液相和固相的非均相复杂体系,研究云雾过程及云雾样品中的污染物浓度,有利于揭示大气中污染组分的生成、迁移、转化。泰山是华北平原的最高点,其污染程度能代表华北地区的本底值。本论文的主要研究对象是2014年7月至10月间,和2015年6月至8月间,两年内共观测到的46次云雾事件和采集到的78个云雾水样品。本文总结了云雾水的化学组分、颗粒物与云雾化学组分之间的关系,以及云雾事件的微物理特征。泰山云雾样品使用美国科罗拉多州立大学(Colorado State University)研制的 CASCC2(Caltech Active Strand Cloud water Collector Version 2)型云雾采样器进行采集,原位测量pH和电导后,实验室分析其中的水溶性离子、多环芳烃和重金属。云雾事件使用雾滴谱仪(Fog Monitor,Model FM-100,Droplet Measurement Technologies)进行观测,得到的微物理特征(包括云雾液滴的数浓度、含水率、有效粒径和中值粒径)结合云雾样品的化学组分,和云雾事件发生时的气象数据、PM2.5浓度,探究云雾液滴的形成和发展特征以及大气中气溶胶相-液相之间化学组分的转化。通过对云雾样品的研究发现,云雾水2014年和2015年的pH体积平均值分别为5.87和5.62,远高于2007-2008年同观测点观测到的云雾水pH值3.86[1]。泰山地区云雾水的电导率高于世界其他高山地区云雾水的电导率,这表明泰山云雾水中的污染物浓度较高。云雾水中的主要离子为NH4+、SO42-、Ca2+和NO3-。其中,NH4+和Ca2+是中和云雾水酸性最为重要的阳离子,云雾事件发生期间,这两种阳离子浓度的升高,导致了 2014年和2015云雾水pH值的升高。(NH4)2SO4和NH4N03是大气中的主要吸湿性成分,云雾事件的发生往往伴随着NH4+、SO42-、NO3-浓度的升高。PM2.5可能是云雾水中可溶性离子和致酸组分的主要来源,PM2.5含有的可溶性离子通过溶解、扩散、稀释和液相反应等过程进入云雾液滴中,其浓度越高,云雾水中测量到的可溶性离子总浓度越高,pH值越小。后向气流轨迹分析显示,气团来源对2014年和2015年云雾水中污染物浓度有一定的影响,导致两年的化学组分存在一定的差异。通过研究云雾的微物理参数发现,不同云雾事件之间的云雾液滴含水率和数浓度相差较大,但观测到的云雾液滴直径均小于26.0 μm,大部分分布在6.0-9.0μm之间,云雾液滴的数浓度峰值在7.0μm附近。观测发现,大气相对湿度的升高和PM2.5浓度的降低,会促进云雾液滴数浓度的降低,并且有利于大粒径云雾液滴的形成,此时云雾含水率增加。因此,在估计云雾水中污染物的浓度时,应同时考虑液滴对污染物的稀释作用。最后,我们总结了云雾液滴的形成机理图。结果显示,PM2.5浓度越高,大气中的云凝结核浓度增加,对大气水分的竞争增加,更易形成小粒径云雾液滴,且云雾水中可溶性离子浓度升高,反之亦然。
[Abstract]:Cloud fog is a heterogeneous complex system including gas phase, liquid phase and solid phase. The study of cloud and fog process and the concentration of pollutants in cloud samples is helpful to reveal the formation, migration and transformation of pollution components in the atmosphere. Mount Tai is the highest point in North China Plain, and its pollution degree can represent the background value of North China. The main research objects of this paper are 46 cloud and fog events and 78 cloud water samples collected from July to October 2014 and June to August 2015. In this paper, the chemical components of cloud and fog water, the relationship between particles and cloud chemical components, and the microphysical characteristics of cloud and fog events are summarized. Mount Tai cloud samples were collected by CASCC2 (Caltech Active Strand Cloud water Collector Version 2) cloud sampler developed by Colorado State University (Colorado State University). After in situ measurement of pH and conductivity, the water soluble ions were analyzed in the laboratory. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals. The cloud event was observed by fog drop spectrometer (Fog Monitor,Model FM-100,Droplet Measurement Technologies). The microphysical characteristics (including the number concentration of cloud droplets, water content, effective particle size and median particle size) were combined with the chemical components of cloud and fog samples. The formation and development characteristics of cloud droplets and the transformation of chemical components between aerosol phase and liquid phase in the atmosphere were investigated with meteorological data and PM2.5 concentration at the time of cloud and fog events. Through the study of cloud and fog samples, it is found that the average pH volume of cloud and fog water in 2014 and 2015 is 5.87 and 5.62, respectively, which is much higher than the pH value of cloud and fog water observed at the same observation point from 2007 to 2008. The conductivity of cloud water in Mount Tai is higher than that in other alpine areas of the world, which indicates that the concentration of pollutants in cloud and fog water in Mount Tai is higher. The main ions in cloud water are NH4, SO42-,Ca2 and NO3-.. Among them, NH4 and Ca2 are the most important cations in neutralizing cloud water acidity. During the cloud fog event, the concentrations of these two cations increased. Led to the increase of pH value of cloud and fog water in 2014 and 2015. (NH4) 2SO4 and NH4N03 are the main hygroscopic components in the atmosphere, and the occurrence of cloud and fog events is often accompanied by NH4, SO42-,. The increase of NO3- concentration. PM2.5 may be the main source of soluble ions and acidic components in cloud water. The soluble ions contained in PM2.5 enter into cloud droplets through dissolution, diffusion, dilution and liquid phase reaction, and the higher the concentration of PM2.5 is, the higher the concentration of PM2.5 is. The higher the total concentration of soluble ions measured in cloud water, the smaller the pH value. The analysis of backward airflow trajectory shows that the source of air mass has a certain effect on the concentration of pollutants in cloud and fog water in 2014 and 2015, resulting in some differences in chemical components between the two years. By studying the microphysical parameters of cloud and fog, it is found that the moisture content and numerical concentration of cloud droplets vary greatly among different cloud and fog events, but the diameter of cloud droplets observed is less than 26.0 渭 m, most of which are distributed between 6.0 渭 m and 9.0 渭 m. The peak concentration of cloud droplets is about 7.0 渭 m. It is found that the increase of atmospheric relative humidity and the decrease of PM2.5 concentration will promote the decrease of cloud droplet concentration, and will be beneficial to the formation of large particle size cloud droplets, and the water content of cloud fog will increase at this time. Therefore, when estimating the concentration of pollutants in cloud and fog water, the dilution effect of droplets on pollutants should be considered at the same time. Finally, we summarize the formation mechanism diagram of cloud droplets. The results show that the higher the concentration of PM2.5 is, the higher the concentration of cloud condensation nucleus in the atmosphere is, and the competition for atmospheric moisture is increased, and it is easier to form small particle size cloud droplets, and the concentration of soluble ions in cloud water increases, and vice versa.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X513

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王轩;陈建华;王玮;;气溶胶吸湿特性研究现状[J];中国粉体技术;2010年01期

2 王轩;陈建华;耿春梅;任丽红;陈建民;叶兴南;杨文;;北京冬季气溶胶吸湿性的观测与分析[J];中国科学院大学学报;2014年03期

3 夏祥鳌,王普才,陈洪滨,Philippe Gouloub,章文星;中国北方地区春季气溶胶光学特性地基遥感研究[J];遥感学报;2005年04期

4 刘煜;李维亮;周秀骥;;夏季华北地区二次气溶胶的模拟研究[J];中国科学(D辑:地球科学);2005年S1期

5 徐建中,孙俊英,任贾文,秦大河;中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析[J];冰川冻土;2005年02期

6 颜鹏;郇宁;杨东贞;张养梅;王淑凤;;两种气溶胶质量重建方法的比较及气溶胶质量闭合研究[J];中国科学院研究生院学报;2007年05期

7 周任君;陈月娟;毕云;易明建;;青藏高原上空气溶胶含量的分布特征及其与臭氧的关系[J];高原气象;2008年03期

8 陈秀红;魏合理;李学彬;徐赤东;徐青山;;可见光到远红外波段气溶胶衰减计算模式[J];强激光与粒子束;2009年02期

9 王吉明;曹艳华;叶小峰;骆世娟;阮启亮;刘立群;段艺萍;;东亚地区气溶胶化学成分特性分析及数值模拟研究[J];江西农业大学学报;2010年01期

10 曹艳华;叶小峰;阮启亮;刘立群;段学礼;;东亚地区春冬季气溶胶化学成分特性的数值模拟分析[J];井冈山大学学报(自然科学版);2010年02期

相关会议论文 前10条

1 郝立庆;王振亚;黄明强;方黎;张为俊;;种子气溶胶对甲苯光氧化生成二次有机气溶胶的生长影响[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

2 孙贞;徐晓亮;侯忠新;丁锋;;青岛市不同天气系统下气溶胶浓度特性初探[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集(Ⅱ)[C];2008年

3 杨素英;马建中;;多化学组分气溶胶对暖云微物理特征的影响[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年

4 李嘉伟;韩志伟;;东亚地区气溶胶空间分布和季节变化的模拟研究[A];第七届海峡两岸气胶技术研讨会暨第二届空气污染技术研讨会论文摘要集[C];2010年

5 张敏;林立;陈建民;;大西洋深海气溶胶船基监测[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

6 张秋晨;朱彬;苏继峰;王红磊;;南京三类不同大气污染过程下气溶胶水溶性无机离子的特征研究[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年

7 李富刚;李仑格;林春英;王广河;汪晓滨;;西北地区气溶胶研究的回顾与展望(Ⅱ)气溶胶的源和汇与沙尘暴研究综述[A];第26届中国气象学会年会大气成分与天气气候及环境变化分会场论文集[C];2009年

8 杨素英;马建中;胡志晋;银燕;;可溶性有机气溶胶对CCN和云微物理特征影响的模拟研究[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集(Ⅱ)[C];2008年

9 赵树云;智协飞;张华;王志立;;不同气溶胶方案对BCC_AGCM2.0.1的影响[A];第28届中国气象学会年会——S8大气成分与天气气候变化的联系[C];2011年

10 姚青;蔡子颖;韩素芹;刘爱霞;刘敬乐;;天津冬季相对湿度对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响[A];第八届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文汇编[C];2014年

相关重要报纸文章 前2条

1 张军;二次碳气溶胶的形成影响因素及其环境意义 获2006年度国家自然科学基金研究计划—面上项目[N];科技日报;2007年

2 王德英;气溶胶及其气候效应研究进展顺利[N];中国气象报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 王永宏;大气气溶胶理化特性及其对消光和臭氧浓度影响[D];兰州大学;2015年

2 冷春波;气溶胶界面热力学和动力学过程的FTIR研究[D];北京理工大学;2015年

3 赵树云;气溶胶的有效辐射强迫及对全球气候特别是地表干旱程度的影响研究[D];中国气象科学研究院;2015年

4 杨燕;气溶胶对山地区域降水影晌的个例研究[D];中国气象科学研究院;2016年

5 车浩驰;基于长期观测的长三角背景区域云凝结核活化特征和预报方案的研究[D];中国气象科学研究院;2017年

6 张璐;长三角背景区域相对湿度对大气气溶胶散射特征影响的观测与模拟研究[D];中国气象科学研究院;2017年

7 徐昶;中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制[D];复旦大学;2010年

8 张养梅;京津冀地区亚微米气溶胶特征及其变化的观测分析研究[D];中国气象科学研究院;2011年

9 张蓉;中国气溶胶中重金属的特征、来源及其长途传输对城市空气质量及海域生态环境的可能影响[D];复旦大学;2011年

10 王哲;中国典型地区碳质气溶胶及二次有机气溶胶特征研究[D];山东大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙根厚;上甸子站夏季降水期间气溶胶湿清除影响的观测研究[D];中国气象科学研究院;2012年

2 朱于红;MODIS C006气溶胶产品评估及其在省域大气污染研究中的应用[D];浙江大学;2015年

3 黄伟;沙尘和人为气溶胶的直接辐射效应对亚洲气候的影响[D];南京信息工程大学;2015年

4 徐戈;冻滴微物理过程的分档数值模拟试验研究[D];南京信息工程大学;2015年

5 李义宇;华北夏季气溶胶与云微物理特征的飞机观测研究[D];南京信息工程大学;2015年

6 李力;黄山地区云凝结核与气溶胶化学成分的特性及其关系[D];南京信息工程大学;2015年

7 徐彬;南京与黄山两地气溶胶吸湿性研究[D];南京信息工程大学;2015年

8 秦鑫;南京北郊重金属气溶胶特征及来源分析[D];南京信息工程大学;2015年

9 陈智杰;洁净热气溶胶灭火剂配方设计原理研究[D];南京理工大学;2015年

10 李忠;特殊事件影响下的滨海细颗粒气溶胶的化学组分变化特征[D];国家海洋局第三海洋研究所;2015年



本文编号:2485793

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2485793.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户cbad0***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com