雾和霾接续出现已经成为我国严重灰霾污染时的重要特征。通常,雾滴的尺寸较大(例如,直径1-5微米),而霾粒子的尺寸则小得多,严重污染时霾粒子的体积峰值直径大约在0.2-0.5微米。目前,对于从雾转化为霾的过程研究还不充分,导致对这类严重灰霾形成的机理了解不足,尤其是从雾到霾转变过程的观测是目前研究的难点。中国科学院遥感与数字地球研究所李正强课题组,通过前期发展的不破坏大气颗粒物自然存在状态的气溶胶成分遥感观测方法(doi:10.5194/acp-13-10171-2013),发现一个特异性的亚微米细粒子模态可能是严重污染时雾/霾转换过程的重要中间环节,并建立了该模态的数学模型。相关成果以Short Communication的形式,在线发表在Atmospheric Environment(doi: 10.1016/j.atmosenv.2013.12.044)上。
该研究基于2013年1月北京地区严重雾霾污染时的地基遥感观测,发现在从较大的雾粒子转变为较小的霾粒子的过程中,存在一个稳定、特异的亚微米细粒子(SMF)模态,其体积峰值直径约0.88微米。该模态在与云/雾相关的严重灰霾的形成和消散过程中均可存在,其峰值可维持几个小时,并在粒子数基本不变的情况下,体积成倍增长或减少。此外,在全球各地(印度、巴西、智利、美国等)的类似污染过程中也发现存在相同的模态,说明SMF模态可能是雾霾转化过程中的一个重要中间环节。该研究还建立了SMF模态的粒子谱分布模型,并发现SMF模态在转化为稳定的霾粒子时,不仅发生通常的失水过程,还可能存在粒子成分混合状态的改变,并由此影响最终所形成的灰霾的特性。
该研究为加深对雾霾转换过程、严重雾霾形成机制、灰霾控制机理等的了解提供了一条重要途径,未来还将进行进一步的深入研究。相关工作得到了尊龙凯时优秀青年科学基金(批准号41222007),科技部重大研究计划等项目的支持。
论文链接:http://dx.doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.12.044