课题基金 / 基金详情

大气气溶胶相态及其对二次有机气溶胶浓度及粒径分布影响的模拟研究

批准号:
42075110
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
李颖
学科分类:
大气化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李颖

项目摘要

结项摘要

李颖的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
二次有机气溶胶(SOA)是细颗粒物的主要组分,目前大气化学输送模式对SOA物理化学属性的模拟有很大不确定性,进一步理解SOA生成机制及其物理化学属性的模拟是当前气溶胶研究的薄弱点和难点。相态是SOA的重要属性,对SOA气-粒转化、气溶胶粒径分布、多相化学及污染物长距离输送等有显著影响。目前国内外对SOA相态的研究多集中于外场观测与实验室研究,对相态的模拟研究还很薄弱。我们之前的研究发展了利用挥发性预测有机气溶胶相态的方法,本项目拟将此方法耦合入区域空气质量模式WRF-Chem并模拟京津冀冬夏两季SOA的相态;量化无机气溶胶贡献的液态水对SOA相态的影响;用基于动力平衡的气−粒转化方案改进SOA生成机制的模拟;结合分层动力学模式KM-GAP量化气溶胶相态对SOA浓度以及粒径分布的影响。将SOA相态引入空气质量模式是国内外为数不多的新尝试,是对SOA物理化学属性及生成机制模拟的进一步完善。
英文摘要
Secondary organic aerosol (SOA) is a major component of atmospheric fine particles. Currently large uncertainty has been found in representations of SOA physicochemical properties within atmospheric chemical transport models. A better understanding of SOA formation mechanisms and proper representation of SOA physicochemical properties are critical issues. Phase state is an important physical property of SOA, playing an important role in gas-particle partitioning, particle size distribution, multiphase chemistry and long-range transport of persistent organic pollutants. While many field observations and laboratory experiments have been conducted characterizing aerosol phase state, there are a few efforts made for simulations of phase state. Our previous study has developed parameterizations predicting SOA phase state using volatility distributions. This project will couple these parameterizations into the regional air quality model WRF-Chem and simulate SOA phase state over the Beijing-Tianjin-Hebei region in winter and summer. We will evaluate the impacts of the particle liquid water associated with inorganic components on SOA phase state. Kinetic treatments of gas-particle partitioning will be applied to improve the simulations of SOA formation in the WRF-Chem model. Combined with the results of a kinetic multi-layer model KM-GAP (kinetic multi-layer model of gas–particle interactions in aerosols and clouds), how the phase state affects SOA concentrations and particle size distributions will be addressed. The simulation results will be validated against available field observations. This project is one of the first tries coupling SOA phase state into three-dimensional air quality models, which will improve the representations of SOA properties and formation mechanisms.
基于目前大气化学输送模式对二次有机气溶胶(SOA)物理化学属性的模拟尚有很大不确定性这个难点,以及作为SOA重要属性之一的相态,其模拟很少这个薄弱点,本项目多方面改进了区域空气质量模式,添加了相态和黏度(η)预测新方法、颗粒物体相内扩散系数、基于动力平衡的SOA气粒分配方案、以及异戊二烯环氧二醇(IEPOX)非均相摄取等模块,成功模拟出我国SOA相态的时空分布,并量化了相态对SOA浓度和吸湿增长的影响。结果表明:SOA可频繁以半固态或玻璃态形式存在,特别是我国西北地区SOA黏度较高(η>10^8 Pa s),模拟时间段内呈液态的频率小于30%。相较于显著的水平空间分布、日变化和垂直变化,SOA相态季节变化较弱。相对湿度(RH)是影响黏度变化最重要的因子。RH较低时,黏度同时受温度以及SOA组成的影响。若气溶胶呈内混状态,无机盐吸收的液态水会显著影响细颗粒的相态。有机分子在SOA内的扩散系数(Db)模拟结果表明,在西北部等SOA黏度较高的地区,Db<~10^–18 cm2/s;在我国南部等SOA黏度较小(η<10^4 Pa s)的地区,Db>~10^–10 cm2/s;我国中部及东北地区SOA主要呈半固态,Db变化范围~10^–18–10^–10 cm2/s。Db是基于动力平衡的SOA气粒分配方案的关键参数。在WRF-Chem模式中添加了基于动力平衡的气粒分配方案和IEPOX-SOA非均相生成模块后,IEPOX-SOA模拟值与观测值更接近,显著改进了IEPOX-SOA白天浓度的模拟。一维分层动力学模式对超细高粘度有机气溶胶吸湿增长过程的模拟表明,低温有助于维持玻璃态,抑制颗粒物的吸湿增长,进而影响粒径变化。对N2O5摄取系数的计算表明,有机壳的高黏度可使N2O5摄取系数减小1–3个数量级。综上,化学传输模式应考虑颗粒物黏度对温湿度和颗粒物化学组分的依赖关系,相态对大气非均相过程有显著影响。本项目是对三维大气化学输送模式的进一步发展,提升了大气气溶胶复杂多相过程的模拟能力,阐明了大气细颗粒相态影响非均相反应的机制。
HONO来源对京津冀大气中二次有机气溶胶浓度影响的模拟研究
  • 批准号:
    41405121
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李颖
  • 依托单位:
国内基金
海外基金