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李卫军教授团队揭示雾-霾气溶胶单颗粒的混合结构模型

发布日期:2016-12-13 18:12:02 点击次数:

  [本站讯]近期,李卫军教授团队关于雾—霾气溶胶单颗粒混合结构模型的研究成果在地球科学类顶级杂志《地球物理研究》(Journal of Geophysical Research-atmos.)上发表,该文章被作为杂志当期的封面发表。目前李卫军教授团队已经在JGR发表6篇文章介绍并理解中国雾—霾气溶胶单颗粒的特征,为进一步理解雾—霾形成及气候、健康效应提供重要事实依据。
  雾—霾气溶胶是目前大气环境研究的热点问题,各种排放源能够排放出不同的气溶胶颗粒,在大气物理及大气化学的作用下,这些颗粒物之间会发生内部混合。最近研究发现这些内混的颗粒物不同的混合结构反过来也促进了大气中颗粒物的粒径、吸湿性和光学等特性变化并促进大气中气态物质与颗粒物表面的转化,从而影响雾—霾的形成。针对颗粒物混合结构这一复杂的科学问题,山东大学环境研究院李卫军教授联合国内外多家科研单位的科研人员利用多种微观观测手段从纳米至微米级获得单颗粒物的混合结构信息,并通过对比干洁森林地区颗粒物、灰霾城市及郊区颗粒物、高山云滴、秸秆燃烧新鲜排放的颗粒物、燃煤直接排放颗粒物等,总结其变化规律,并提出气溶胶单颗粒混合结构框架。这些信息能够有效解释大气中悬浮的单颗粒不同物质之间是如何混合及发生怎样的老化,并进一步对雾—霾期间的颗粒物光学、吸湿性等研究提供事实依据。
  本研究将气溶胶划分为八种组分:海盐、矿物颗粒、飞灰、金属、煤烟粒子、硫酸盐、硝酸盐以及有机物。基于此分类,定义单个颗粒中含有两种或两种以上气溶胶组分的为内混颗粒物,否则为外混颗粒物。对于内混颗粒物,除了均相混合结构外,又定义了四种非均相混合结构:核壳状结构、哑铃状结构、有机物包裹结构以及有机物散布结构。均相混合结构主要存在于细颗粒(﹤1μm)中,随着颗粒物粒径增大,非均相混合结构增加。本研究表明,颗粒物混合结构与颗粒物大小及所处位置有关,并随着时间序列变化而变化。有机物包裹结构和核壳状结构是颗粒物老化的重要指示性结构。经过长距离传输的颗粒物趋向于核壳状结构和有机物包裹结构。大气中二次气溶胶(硫酸盐、硝酸盐、有机物)决定着颗粒物的混合结构。从微观角度认识单颗粒的混合结构概念框架未来可以把气溶胶室内实验、外场观测及模式模拟的结果连接,并进一步理解大气颗粒物的光学和吸湿特性变化机理。
  文章链接:http://dx.doi.org/10.1002/2016JD025252 
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【作者:孙佳星        来自:环境研究院    责任编辑:文娜 思萱  】

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