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Impact of particle number and mass size distributions of major chemical components on particle mass scattering effici...
撰写时间:2020/04/14

  广州城区颗粒物主要化学成分数浓度和质量浓度粒径分布对颗粒物质量散射效率的影响

   为了掌握影响颗粒物质量散射效率的关键因子,于2015-2016年在广州城区同步开展了颗粒物质量和数量粒径分布、PM2.5和PM10中主要化学成分以及干散射系数的测量。全年尺度上看,凝结态、液滴态和粗模态的颗粒物质量浓度分别占PM10质量浓度的(10±2) %, (48±7)% 和 (42±8)%。液滴态和粗模态质量中位动力学直径分别为(0.78±0.07)和(4.57±0.42) μm。测量的主要化学成分分别可以解释(79±3) %的凝结态, (82±6)%的液滴态和(57±6)%的粗模态的质量浓度。有机物和元素碳是凝结态颗粒物的主要化学成分;有机物、硫酸铵、硝酸铵和地壳元素氧化物是液滴态颗粒物的主要化学成分;地壳元素氧化物、有机物和硫酸钙是粗模态颗粒物的主要化学成分。利用米模型和氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、硝酸铵、硫酸铵、硫酸钾、硫酸钙、硝酸钙、有机物、元素碳、地壳元素氧化物以及未知成分等化学成分粒径分布计算获得的干散射系数可以重建(91±10)%的实测值。季节尺度上看,基于估算的干散射系数和化学物种浓度获得的颗粒物及其化学物种的质量散射效率被低估13%。细颗粒物的质量散射效率季节均值变化范围为(3.5±0.1)~(3.9±0.2)平方米每克,其主要影响因素取决于液滴态中有机物、硝酸铵和硫酸铵质量比例及其质量散射效率。有机物、硝酸铵和硫酸铵的质量散射效率则取决于其在液滴态中质量中位动力学直径和标准偏差。

 

  图1 (NH4)2SO4 (a,硫酸铵), NH4NO3 (b,硝酸铵) and OM (c,有机物)质量浓度对数正态分布

  由图1可知,颗粒物质量散射效率由硫酸铵、硝酸铵和有机物的质量散射效率决定,而硫酸盐、硝酸盐和有机物的质量散射效率由其质量中位直径与单颗粒理论散射粒径分布相对位置决定。该研究成果对大气颗粒物监测仪的散射效率(设置参数)的选取具有重要参考价值。

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