環境學院蔣靖坤團隊發文揭示影響城市大氣環境中新粒子生成的主要因素

清華新聞網8月20日電（通訊員鄧晨娟）近日，清華大學環境學院大氣汙染與控制教研所蔣靖坤教授研究組在美國化學學會期刊《環境科學與技術》（Environmental Science and Technology）和英國皇家化學學會期刊《法拉第討論》（Faraday Discussions）上分別發表了題為「北京新粒子生成和增長的季節特徵」（Seasonal characteristics of new particle formation and growth in urban Beijing）和「城市環境中納米顆粒物生成與增長：背景氣溶膠的影響」（Formation and growth of sub-3 nm particles in megacities: impacts of background aerosols）的研究論文。論文第一作者為環境學院直博生鄧晨娟。論文合作單位包括赫爾辛基大學、北京化工大學、南京信息工程大學、復旦大學和南京大學等。

新粒子生成是指大氣中氣態分子通過均相成核形成高濃度的納米顆粒物，之後通過冷凝等作用繼續增長的過程。增長後的新粒子可作為雲凝結核影響全球氣候，也有研究報導新粒子生成和增長會影響空氣品質。新粒子生成現象普遍存在，從清潔的森林大氣環境到汙染的城市大氣環境，均有新粒子頻繁生成現象的報導。在汙染的城市大氣環境中，背景氣溶膠濃度通常較高，使得大氣中的氣態分子和新生成的納米顆粒物容易被其去除。儘管存在高濃度背景氣溶膠的抑制作用，在汙染城市大氣環境中仍舊觀測到了頻繁的高強度新粒子生成現象，揭示其機制及影響因素具有重要意義。

城市大氣環境中背景氣溶膠對新粒子生成的影響

北京新粒子生成速率季節變化及溫度的影響

團隊通過長期的大氣觀測以及氣溶膠動力學理論分析，發現北京、上海和南京等特大城市具有較高的背景氣溶膠濃度和氣態前體物硫酸濃度，其納米顆粒物生成速率顯著高於清潔大氣環境；而高濃度背景氣溶膠的去除作用會抑制硫酸、有機胺等氣態分子、分子團簇和新生成納米顆粒物的存活，降低其濃度和大氣停留時間，進而成為城市大氣環境中新粒子生成事件是否發生的主控因素。但是，經典成核理論將蒸發過程作為主要的限速步驟，忽視了背景氣溶膠的重要影響。此外，研究發現溫度是引起北京新粒子生成頻率和強度呈現顯著季節變化的主控因素。溫度越高，新粒子生成關鍵酸鹼團簇的蒸發速率越大，進而導致在溫度最高的夏季時新粒子生成速率最低。考慮到不同大氣環境溫度的顯著變化，該發現可能會對全球有著廣泛的影響。同時，團隊提出在汙染城市大氣環境中評估新粒子生成的生長速率和增長速率等主要參數時，需正確地考慮背景氣溶膠的影響。

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來源：清華新聞網