选择北京市为重点研究区,以北京市密云地区和重庆市为对照研究区,监测雾前后大气颗粒物质量浓度的变化,采集雾前、雾中和雾后大气颗粒物样品,采用高分辨率场发射扫描电镜、扫描电镜-X射线能谱和透射电镜-X射线能谱、图像分析系统、离子色谱、热分析-光学法等方法,研究雾过程对大气颗粒物、显微特征、数量-粒度分布、水溶性无机离子和有机物含量、有机碳/元素碳含量等物理化学特征的影响,并使用ELPI(Electrical Low Pressure Impactor)测量雾前、雾中和雾后大气颗粒物数量浓度和数量-粒度分布的变化,探讨液滴中的多相反应在内部和外部混合颗粒物形成中的作用,分析雾过程控制大气颗粒物中水溶性物种和OC/EC含量的雾中物理和化学机制,为制定更有效的空气质量改善方案和防止2008年奥运会期间雾对空气质量影响的控制措施提供科学依据。
本研究依托自然基金项目"典型城市雾过程对大气颗粒物物理化学特征的影响",针对北京市颗粒物污染的区域性、复合型特点,捕捉典型的以持续数日低能见度为主要特征的雾霾污染事件,结合北京市所在的特殊地理位置,解析了周期性污染过程的气象成因。结果表明,北京市与能见度相关的颗粒物污染呈现出为期一周的"锯齿形"周期性污染过程,随着PM2.5浓度的升高,到达北京的气块质点的反向轨迹不断向南累积,气团来源的指示参数露点温度不断升高,与细颗粒物同步变化,这些都表明北京的重污染事件中颗粒物主要来自南方输入。雾天气条件下大气中的大于200 nm的颗粒数浓度较清洁天气条件下增加5到8倍。相对于非雾天气,雾过程还导致了0.4微米左右的模态颗粒物的出现。