海盐气溶胶对沿海地区大气复合污染影响的数值模拟研究

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
91544102
项目类别：
重大研究计划
资助金额：
70.0万
负责人：
樊琦
依托单位：
中山大学
学科分类：
D0511.大气数值模式发展
结题年份：
2018
批准年份：
2015
项目状态：
已结题
起止时间：
2016-01-01 至2018-12-31

项目参与者：
陈训来；周声圳；王明洁；黄敏娟；刘一鸣；张舒婷；赖安琪；
关键词：
细颗粒物臭氧海盐氯化学二次有机气溶胶

项目摘要

The formation mechanism of air complex pollution is very comprehensive, which is the top and hot scientific thesis in internationl environmental field. Coastal areas, especially southern coastal areas in China, photochemical reactions are very active, the air is of strong oxidability. The sea salt emissions in coastal areas would affect the oxidability and secondary aerosols formation, which make the air pollution more special and complex in the coastal areas.In this study，the regional air quality modeling system with high temporal and spatial resolution and chlorine chemical reactions will be used to study the following researches with the observations of the typical seasons in monsoon areas over Southern China:1) The effect of sea salt emissions to the ozone by numerical simulations; 2)The effect of chloride depletion to the secondary inorganic aerosols and their components; 3)The effect of acidity and oxidability on secondary organic aerosol formation from sea salt emissions. These results will help us to make sure the effects of sea salt to the air oxidability and gas-phase conversion processes, and also will quantificate the contributions of sea salt to the concentrations of ozone and secondary aerosols.

我国大气复合污染成因复杂，是环境领域的国际前沿科学问题。沿海地区，尤其是华南沿海地区，光化学反应活跃，大气氧化性强。沿海地区特有的海盐气溶胶粒子对大气氧化性、二次气溶胶粒子的形成都有一定的影响，这无疑使得沿海地区的大气复合污染问题具有其特殊性和复杂性。本项目研究拟针对华南季风区范围内的典型季节，采用高时空分辨率的包含氯化学反应过程的区域空气质量数值模式结合外场观测的结果，开展以下三个方面的研究：1）海盐排放对臭氧影响的数值模拟研究；2）氯耗损过程对大气二次无机气溶胶浓度及其组分的影响；3）海盐排放影响大气的酸性条件和氧化性，从而对大气二次有机气溶胶形成机制的影响。通过上述研究揭示海盐排放对沿海地区大气氧化性和气粒转换等过程的影响，定量化海盐排放对沿海地区臭氧和二次气溶胶浓度的贡献。

结项摘要

海盐气溶胶对沿海地区的大气环境具有一定的影响。本项目针对空气质量模式CMAQ中现行的海盐排放计算公式进行了改进，增加海盐细颗粒物释放比例，并利用分粒径钠颗粒物浓度对改进前后的模拟结果进行验证。完善了模式中氮氧化物与氯颗粒物的非均相化学反应，添加NO2/NO3与氯颗粒物的非均相化学反应，利用改进的模式对2015年1月、4月、7月和10月中国东部的气象要素和污染物浓度进行模拟及验证。对比有无海盐排放的模拟试验，结果表明：（1）海盐排放可使中国东部沿海地区日最大8小时臭氧月平均浓度最高增加6.5 ppbv，局部地区1小时臭氧浓度可增加50 ppbv以上。另一方面海盐排放增加了海洋和沿海地区颗粒物浓度，从而降低NO2光解反应速率，导致东海、南海和华南地区臭氧浓度的减小。（2）海盐气溶胶中的氯亏损机制可使硫酸盐和硝酸盐浓度增加，同时NH3也能转化为铵盐。海盐中硫酸盐的直接排放也是大气中硫酸盐浓度增加的原因。海盐排放可使沿海地区硫酸盐月平均浓度增加1-3 μg/m3（10-50%），各个月份增加的幅度差别不大。海盐排放可使沿海地区硝酸盐月平均浓度最大增加7.7 μg/m3（约20%），铵盐月平均浓度最大增加2.7 μg/m3（约10-20%），其中1月份影响最明显。在内陆局部地区受到大粒径海盐颗粒物的影响，干沉降量增加，硝酸盐和铵盐浓度会出现减小的现象。（3）沿海地区颗粒物浓度的上升增加了气溶胶表面积，有更多的乙二醛/丙酮醛被吸附到气溶胶表面，促进SOA的生成。在沿海地区有10-60%的乙二醛/丙酮醛SOA以及10-20%受酸催化影响的异戊二烯环氧产物SOA与海盐排放有关。海盐排放可使沿海地区的SOA浓度最大增加1.7 μg/m3，1月份影响最明显，7月份影响最小。通过该研究，定量分析了海盐排放对对流层臭氧、二次无机气溶胶和二次有机气溶胶的影响。