华北平原农村地区硫酸-二甲胺 nucleation 主导新粒子形成的观测研究

《Journal of Environmental Sciences》：Atmospheric new particle formation from sulfuric acid-amine nucleation in a rural area of the North China Plain

　　本文揭示了华北平原污染农村地区新粒子形成（NPF）的关键机制，证实硫酸（SA）-二甲胺（DMA）-H2O成核过程的主导作用。研究创新性提出诊断参数[(SA)2]/[(SA)1]2比率作为NPF发生概率的指示器（阈值>5×10-9 cm3），为污染农村环境超细颗粒物溯源提供新视角。

　　

Highlight

大气新粒子形成（NPF）是超细颗粒物的重要来源。尽管已有研究揭示了不同环境下的NPF路径，但污染农村地区的形成机制仍知之甚少。本研究通过华北平原污染农村地区的实地观测，发现硫酸（SA）-二甲胺（DMA）-H₂O成核过程主导了观测到的NPF事件。

Ambient measurement and methodology

野外观测在河北省保定市望都县进行，时间为2018年12月20日至2019年1月23日。观测点位于保定市交通局绿化基地（北纬38°39′，东经115°11′），周围环绕农田和居民区，距G4高速公路约1.5公里。太行山脉位于西北方向50公里处，渤海在东边200公里处，北京在东北方向170公里处。冬季主要污染源包括居民供暖、交通运输和农业活动。

Overview of the field campaign

在大部分观测期间，测量点气象条件稳定。来自南方的轻风输送了污染且潮湿的气团，导致污染物积累。2019年1月14日前发生了一次持续雾霾事件，伴随高相对湿度。1月14日一股强冷锋从北方过境，带来了更清洁的气团，驱散了已存在的颗粒物。我们根据纳米颗粒物的粒径分布数据，对新粒子形成事件进行了分类。

Conclusions

NPF是大气超细颗粒物的主要来源。中国先前大多数关于NPF机制的研究都在特大城市进行，那里的NPF前体物浓度和来源深受强烈城市活动影响。在污染农村地区，条件和前体物来源可能差异显著，且NPF机制仍不清楚。本研究在华北平原一个污染农村地区开展了野外观测，旨在研究冬季大气NPF事件。