大氣新粒子生成（New Particle Formation, NPF）是由氣態(tài)污染物（如SO2、VOCs等）最初形成顆粒物的初始過(guò)程，它是大氣中氣溶膠的重要來(lái)源。大氣新粒子生成和隨后的生長(zhǎng)過(guò)程是環(huán)境空氣污染的關(guān)鍵貢獻(xiàn)因子，同時(shí)對(duì)全球氣候變化及人體健康具有重要的影響。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)大氣新粒子生成和生長(zhǎng)的影響機(jī)制仍存在明顯不足。關(guān)中平原一直是我國(guó)大氣顆粒物污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一，不僅受到其西北區(qū)域粉塵傳輸?shù)娘@著影響，同時(shí)局地工業(yè)來(lái)源、機(jī)動(dòng)車(chē)輛和農(nóng)村生物質(zhì)燃燒的排放貢獻(xiàn)尤為重要。但是目前對(duì)關(guān)中區(qū)域大氣新粒子生成的研究相對(duì)較少，且?guī)缀跷从醒芯筷P(guān)注該區(qū)域自由對(duì)流層大氣氣溶膠數(shù)濃度分布及粒徑變化，導(dǎo)致對(duì)其N(xiāo)PF事件發(fā)生和發(fā)展的因素以及潛在化學(xué)機(jī)制的認(rèn)識(shí)十分薄弱。

基于此，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所氣溶膠理化過(guò)程及環(huán)境效應(yīng)團(tuán)隊(duì)于2020年夏季在關(guān)中平原華山地區(qū)和西安市區(qū)開(kāi)展了大氣環(huán)境綜合觀測(cè)研究，同時(shí)觀測(cè)了華山山頂（海拔約2065 m）和西安氣溶膠數(shù)濃度、粒徑分布和NPF事件的發(fā)生發(fā)展，結(jié)果顯示：（1）西安市和華山的總顆粒物數(shù)濃度日變化存在差異，表明影響因子存在差異。西安市在不同時(shí)間尺度和氣象條件下的粒徑分布存在差異，而華山的變化不大。華山的這種穩(wěn)定性歸因于其更清潔的背景大氣和從自由對(duì)流層大氣更大粒徑的老化顆粒的穩(wěn)定流入。（2）在這兩個(gè)地區(qū)，幾何平均直徑（GMDs）與顆粒數(shù)濃度成反比，表明顆粒數(shù)的增加主要是由于產(chǎn)生了更小的顆粒。（3）城市站和高山站之間NPF事件的潛在控制因素有所不同。在城市地區(qū)，強(qiáng)烈的局地固定和移動(dòng)排放源促進(jìn)了新形成的納米顆粒生長(zhǎng)，臭氧氧化的可冷凝蒸汽是關(guān)鍵前體物。而在高山地區(qū)，NPF過(guò)程受遠(yuǎn)距離傳輸人為前體物和局地排放生物源有機(jī)物的共同影響。本研究對(duì)關(guān)中地區(qū)新粒子形成發(fā)生發(fā)展的潛在因素及化學(xué)機(jī)制提供了新的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

該成果2024年9月28日在線(xiàn)發(fā)表于環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域著名期刊Science of The Total Environment，第一作者劉海嬌助理研究員，通訊作者為李建軍研究員。研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委、黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)等的共同支持。

全文詳見(jiàn)H. Liu, S. Niu , Y. Chen, W. Dai, Y. Liu, M. Shen, X. Guo, W. Qi, Y. Zhang, L. Li, Y. Jiang, Q. Wanga, J. Li*, Comparison of aerosol number size distribution and new particle formation in summer at alpine and urban regions in the Guanzhong Plain, Northwest China, 2024, 176601. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176601

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969724067573?via%3Dihub

圖1. 華山山頂采樣期間數(shù)濃度分布、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對(duì)濕度、氣壓、降水、CO，SO2，O3和NH3濃度的時(shí)間序列。黑點(diǎn)表示粒子平均幾何直徑。

圖2.?西安(紅色)和華山(藍(lán)色)，及其白天(空心三角形)和夜間(實(shí)形三角形)，晴天(空心方形)和陰雨天(實(shí)形方形)的平均粒徑分布。