区域大气边界层内气溶胶粒子的单颗粒法解析

论文摘要

采用TEM、ESEM/EDX等方法对区域边界层内气溶胶粒子的粒径、形貌、成分及混合特征进行了单颗粒解析。研究发现,北京市区及高空站点-泰山顶在冷锋过境前后,天气情况发生强烈变化,而煤烟粒子在冷锋过境前后形态差异不大,表明锋面过境后相对清洁的大气中,煤烟粒子可以快速老化。锋面过境前北京地区矿物粒子中“富Si”粒子的数量比为36.1%远低于锋面过境后“富Si”的数量比（50.6%）,而泰山顶最主要矿物粒子类型在锋面过境前为“富S”颗粒,锋面过境后为“富Si”颗粒；锋面过境前矿物粒子表面硫化程度高于锋面过境后矿物粒子,表明冷锋伴随气团中发生的大气反应过程对矿物粒子表面形态、成分等均可产生影响。采用系留气球设备观测发现,北京地区大气边界层具有明显的垂直分布特征,尤其是700-1000 m存在一高空气溶胶层,层内的煤烟粒子近似球形,已经极度老化,推测污染城市大气中,高浓度积聚模态粒子的增多可能不全是新粒子生成引起的。通过对中国西北沙尘源区非沙尘期间气溶胶粒子分析,得出矿物粒子及煤烟粒子为主要粒子类型,从形态上分析煤烟粒子已经发生老化,矿物粒子和煤烟粒子吸湿性不明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 详细摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 气溶胶粒子的物理特征
• 1.2.2 气溶胶粒子的化学成分分析
• 1.2.3 气溶胶粒子的时空分布规律研究
• 1.2.4 气溶胶粒子的来源解析
• 1.2.5 气溶胶粒子的气候环境效应
• 1.2.6 气溶胶粒子的健康效应
• 1.2.7 存在问题
• 1.3 研究目的和意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究目标及研究内容
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 1.5 主要认识
• 1.6 创新点
• 2 样品采集及实验方法概述
• 2.1 总体规划图及总工作量
• 2.2 样品采集
• 2.2.1 地面及山顶气溶胶单颗粒样品的采集
• 2.2.2 系留气球设备采集气溶胶粒子
• 2.2.3 滤膜法采集气溶胶粒子
• 2.2.4 不同天气条件下采集气溶胶粒子
• 2.3 气溶胶粒子的分析方法
• 2.3.1 TEM的工作原理及操作方法
• 2.3.2 SEM及SEM/EDX工作原理及操作方法
• 2.3.3 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）原理及样品处理方法
• 2.4 数据处理
• 2.5 本章小结
• 3 冷锋过境前后煤烟及矿物粒子的形态和元素组成特征
• 3.1 冷锋过境前后北京地区煤烟粒子老化特征分析
• 3.1.1 样品采集及测试
• 3.1.2 结果
• 3.2 冷锋过境前后北京地区矿物粒子形态及元素组成
• 3.2.1 北京地区锋面过境前后矿物粒子的形态及元素组成特征
• 3.2.2 锋面过境前后矿物粒子的分类
• 3.2.3 锋面过境前后矿物粒子中硫的变化
• 3.3 强冷锋过境前后高空站点-泰山顶煤烟粒子形态特征
• 3.3.1 样品采集及分析
• 3.3.2 结果
• 3.3.3 分析与讨论
• 3.4 强冷锋过境前后高空站点-泰山顶矿物粒子形态及元素组成特征
• 3.4.1 泰山顶气溶胶样品中矿物粒子的形态
• 3.4.2 泰山顶气溶胶样品中矿物粒子的元素成分分析
• 3.4.3 锋面过境前后矿物粒子的分类
• 3.4.4 锋面过境前后矿物粒子表面硫化特征
• 3.5 本章小结
• 4 城市大气边界层气溶胶粒子的垂直分布特征
• 4.1 城市边界层矿物粒子的垂直分布特征
• 4.1.1 样品采集与分析
• 4.1.2 结果
• 4.1.3 分析与讨论
• 4.2 城市大气边界层垂直分布规律及各层内煤烟粒子的特征
• 4.2.1 简介
• 4.2.2 样品采集及分析
• 4.2.3 结果
• 4.2.4 分析与讨论
• 4.3 本章小结
• 5 近地面气溶胶粒子的形态及元素组成特征
• 5.1 中国西北沙漠源区非沙尘暴期间气溶胶粒子的特征
• 5.1.1 样品采集及测试
• 5.1.2 结果与分析
• 5.2 北京地区秋季正常天气条件下矿物粒子形态及元素组成特征
• 5.2.1 材料及背景信息
• 5.2.2 矿物粒子的形态特征
• 5.2.3 矿物粒子的元素组成特征
• 5.3 灰霾天气溶胶粒子中微量元素的分布
• 5.3.1 材料及方法
• 5.3.2 结果与分析
• 5.3.3 微量元素分布特征
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介