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南京雾过程对大气气溶胶谱分布及化学组成的影响

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中国环境科学 2022年第11期42卷 4961-4973页

作者：张思蕊樊曙先王元胡春阳张鸿伟朱丹丹葛攀延南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 上饶市气象局江西上饶334000 兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心甘肃兰州730000 中国人民解放军94582部队河南确山463217

为探究南京地区雾过程对气溶胶粒子化学组成和尺度分布的影响,在2017年冬季的雾观测中平行收集了3级分档雾水和分粒径气溶胶样品,并对雾微物理量与气溶胶谱分布、3级分档雾水与雾前、雾中、雾后分粒径气溶胶化学组成对比分析.结果表明,2... 详细信息

为探究南京地区雾过程对气溶胶粒子化学组成和尺度分布的影响,在2017年冬季的雾观测中平行收集了3级分档雾水和分粒径气溶胶样品,并对雾微物理量与气溶胶谱分布、3级分档雾水与雾前、雾中、雾后分粒径气溶胶化学组成对比分析.结果表明,2017年冬季南京第1次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为不对称“V”型,最低值位于7μm处,第2次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为3峰型,峰值分别位于5,15,21.5μm处.在雾形成、发展阶段,粒径<0.33μm的气溶胶质量浓度降低,粒径0.38μm气溶胶质量浓度升高,雾成熟阶段,气溶胶粒子质量浓度在全粒径段均达到最低,粒径0.38μm的气溶胶质量浓度大幅降低,与雾前相比,雾后气溶胶质量浓度峰值向大粒径方向移动.雾前,气溶胶水溶性离子组分富集在粒径<0.43μm的小粒子中,随着雾过程进行,成核作用和吸湿增长使得水溶性离子向较大粒径段富集.雾中新生成的气溶胶随着雾滴的蒸发被释放,导致雾后NO^(-)_(3)、SO_(4)^(2-)和NH^(+)_(4)浓度升高.较小粒径的气溶胶中和率更高,雾形成初期的新生雾滴酸性较强,随着雾过程的进行逐渐中和,雾水pH值逐渐升高.

关键词：雾微物理结构化学组分雾和气溶胶粒径分布

南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs的分布特征及影响因素

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中国环境科学 2017年第1期37卷 60-68页

作者：李皓樊曙先张悦康博识孙玉南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 扬州市邗江区气象局江苏扬州225009

2009年11月~2010年7月,同步采集了南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其中16种PAHs进行定量分析.结果表明,南京市区、郊区大气PM_(10)中ΣPAHs浓度范围分别为32.84~245.35ng/m^3、21.43~225.72ng/m^3.PM_(2.1)中分别为19.11~111.57ng/m^3、19.69~125.21ng/m^3,市区和郊区PAHs分布差异不大,均呈现冬季>夏季的季节特征.PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs均以4、5、6环为主,占总质量浓度的78.7%~83.1%(PM_(10))、80.5%~87.1%(PM_(2.1)),冬季4环PAHs的比例明显增加.市区和郊区PAHs浓度昼夜变化趋势不同,即市区白天大于夜间,而郊区夜间大于白天.在所测定的气象条件中,温度、相对湿度和PM_(10)浓度对PAHs影响显著,温度、相对湿度对PAHs的贡献为负,而PM_(10)对PAHs贡献为正,暖季(夏秋)PAHs受到气象条件的影响大于冷季(冬春),O_3对5、6环PAHs表现出显著的负贡献.利用后向轨迹分析发现南京受到本地排放和周边地区污染源的影响,来自南京东南和西南方向的短距离输送气团对PAHs浓度上升影响较大.

关键词： PAHs PM10 PM2.1 季节变化昼夜变化气象因素

厦门春季PM_(10)中PAHs成分谱特征及其与气象要素相关性分析

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环境科学 2015年第4期36卷 1173-1181页

作者：张健樊曙先孙玉张悦魏锦成南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 厦门市气象局厦门361012

为了研究厦门春季市区与郊区PM10中PAHs的污染状况和分布特征，利用GC-MS分析了2013年4月11～21日日间和夜间分别在厦门市、郊两地采集的气溶胶样品，并得到了厦门市区和郊区18种PAHs的浓度，研究得出厦门郊区∑PAHs昼夜变化比市区小，... 详细信息

为了研究厦门春季市区与郊区PM10中PAHs的污染状况和分布特征，利用GC-MS分析了2013年4月11～21日日间和夜间分别在厦门市、郊两地采集的气溶胶样品，并得到了厦门市区和郊区18种PAHs的浓度，研究得出厦门郊区∑PAHs昼夜变化比市区小，市区的白天是夜间的1．83倍，并且PAHs的浓度仍然是低于国家的环境标准的．在不同的时间和空间尺度下，∑PAHs均呈双峰型分布，市区和郊区昼、夜的PAHs组分均以中低环PAHs为主，高环PAHs随着粒径的增大而逐渐减小，而低环PAHs所占比例逐渐增大，市区的PM10中2～4环PAHs粒径的昼、夜分布有很大差异，而5～7环差异不大．并用DR方法分析了PAHs的来源，得出厦门春季市区和郊区PAHs的主要贡献源为汽油、柴油的燃烧和冶炼厂的熔炉排放的废气．在采样期间，郊区∑PAHs浓度与温度、风向呈负相关关系，与能见度和风速呈正相关关系，而市区的∑PAHs浓度除白天与温度的相关性跟郊区相同外，与其他气象要素的相关性和郊区基本相反．

关键词：多环芳烃粒径分布诊断参数来源分析气象要素

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南京北郊冬季大气气溶胶及其湿清除特征研究

气候与环境研究 2009年第5期14卷 523-530页

作者：康汉青朱彬樊曙先南京信息工程大学南京210044

利用WPS(宽范围颗粒粒径谱仪)、雨滴谱仪和雾滴谱仪测量了2007～2008年冬季南京北郊大气气溶胶数浓度谱分布和降水强度,分析了气溶胶粒子的分布特征以及气溶胶粒径与湿清除系数的关系。结果表明:气溶胶粒子具有明显的双峰型日变化特征,... 详细信息

利用WPS(宽范围颗粒粒径谱仪)、雨滴谱仪和雾滴谱仪测量了2007～2008年冬季南京北郊大气气溶胶数浓度谱分布和降水强度,分析了气溶胶粒子的分布特征以及气溶胶粒径与湿清除系数的关系。结果表明:气溶胶粒子具有明显的双峰型日变化特征,数浓度主要集中在0.02～0.2μm粒径范围内,受汽车尾气排放、混合层高度变化以及颗粒物水平输送的影响较大。降雨、降雪和雾过程都对气溶胶粒子有不同程度的清除,降雨和浓雾对核模态和粗模态的气溶胶粒子的清除能力显著,降雪对粒径小于0.03μm的气溶胶粒子的清除能力较强。

关键词：气溶胶数浓度湿清除

南京冬季持续性强浓雾天气中三级分档雾水的理化特性分析

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气象学报 2017年第2期75卷 356-370页

作者：康博识樊曙先张悦李皓孙玉南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 重庆市气象局重庆4011205 扬州市邗江区气象局扬州225100

2013年12月7—9日南京出现持续性强浓雾天气过程。利用观测试验中获取的三级分档雾水和分粒径气溶胶的水溶性离子浓度,气溶胶数浓度谱、雾滴谱以及自动气象站获取的气象要素等资料,通过对比研究浓雾过程中4—16μm(3级)、16—22μm(2级)... 详细信息

2013年12月7—9日南京出现持续性强浓雾天气过程。利用观测试验中获取的三级分档雾水和分粒径气溶胶的水溶性离子浓度,气溶胶数浓度谱、雾滴谱以及自动气象站获取的气象要素等资料,通过对比研究浓雾过程中4—16μm(3级)、16—22μm(2级)、>22μm(1级)3个粒径范围雾滴(雾水)与分粒径气溶胶的微物理特征和化学特性,探讨不同粒径气溶胶粒子吸湿增长对雾滴的贡献以及气溶胶离子组分对不同尺度雾滴化学性质的影响。结果表明,在强浓雾天气中,能见度为50 m左右,短波辐射减弱形成稳定逆温层,有助于污染气溶胶的累积并吸湿增长向雾滴转化。雾滴的增加主要集中在小滴范围,直径在0.5—1μm的气溶胶粒子对其贡献最大。各粒径段气溶胶中阴离子NO_3^-和SO_4^(2-)均表现出较高值,阳离子中Ca^(2+)浓度最高。三档雾水中各阴、阳离子浓度均在4—16μm小滴雾水中最高,16—22μm中滴雾水和>22μm大滴雾水的阴、阳离子浓度没有明显的高低之分。阳离子中Ca^(2+)的浓度在第1级小滴雾水中最高,2级和3级雾水中NH+4的浓度最高,阴离子中NO_3^-和SO_4^(2-)在各级雾水中浓度相差不大。雾水pH值2.7—6.9,呈酸性,小雾滴酸性更强。

关键词：强浓雾天气三级分档雾水分粒径气溶胶理化特性南京

MOZART-4大气化学模式模拟东亚季风对对流层污染物的影响:模式验证

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高原气象 2013年第2期32卷 387-401页

作者：侯雪伟朱彬康汉青德力格尔樊曙先南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 中国气象局成都高原气象研究所四川成都610072 中国大气本底基准观象台青海西宁810001

利用东亚酸沉降监测网(EANET)、WMO全球温室气体数据中心(WDCGG)的观测资料和TOMS、MODIS卫星观测资料,对MOZART-4大气化学输送模式进行了评估。结果表明,MO-ZART-4对东亚地区近地面二次污染物O3、一次污染物CO和CH4的模拟值与观测值具... 详细信息

利用东亚酸沉降监测网(EANET)、WMO全球温室气体数据中心(WDCGG)的观测资料和TOMS、MODIS卫星观测资料,对MOZART-4大气化学输送模式进行了评估。结果表明,MO-ZART-4对东亚地区近地面二次污染物O3、一次污染物CO和CH4的模拟值与观测值具有较好的一致性,其中低纬海洋观测站的相关系数最高达到0.93,高纬Mondy站的相关系数最低,但也达到0.56;采用统计学相关性分析法检验了O3模拟值与观测值的总体相关性,三种检验方法均说明模拟值与观测值总体是相关的,且低纬海洋观测站的相关性最高。根据各观测站模拟值与观测值的相关性及地理位置等,将东亚划分为5个区,5个区域中对流层O3总量的模拟值与TOMS卫星观测值能够很好地匹配,但由于对流层顶的不确定性,使得模拟结果存在小的偏差。对比气溶胶光学厚度四季气候平均模拟结果与MODIS资料显示,模式能够模拟出卫星资料中东亚地区的高值区,模拟结果存在的偏差主要是模式排放源和模拟结果的分辨率较低以及某些地区特殊的地形导致的。

关键词： MOZART-4 东亚 O3 气溶胶光学厚度

南京北郊雾天PM_(10)中多环芳烃粒径分布特征

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环境科学 2009年第9期30卷 2707-2714页

作者：樊曙先黄红丽樊韬汤莉莉杨雪贞李红双南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学中国气象局大气物理与大气环境重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 宁夏环境监测中心站银川750021

为研究雾天PM10中多环芳烃粒径分布特征,2007-11-15-2007-12-30在南京北郊进行了PM10分8级粒径多环芳烃（PAHs）成分连续样品采集,由同步气象观测资料选出雾天与晴天样本作为对比,用GC-MS分析其中16种PAHs含量.雾天夜间PM2.1和PM9.0平... 详细信息

为研究雾天PM10中多环芳烃粒径分布特征,2007-11-15-2007-12-30在南京北郊进行了PM10分8级粒径多环芳烃（PAHs）成分连续样品采集,由同步气象观测资料选出雾天与晴天样本作为对比,用GC-MS分析其中16种PAHs含量.雾天夜间PM2.1和PM9.0平均质量浓度为120.34μg·m^-3215.92μg·m^-3接近白天PM2.1（126.76μg·m^-3和PM9.0（213.41μg·m^-3,昼、夜基本没有变化;晴天夜间PM2.1和PM9.0平均质量浓度为71.45μg·m^-3114.33μg·m^-3高于白天PM2.1（41.02μg·m^-3和PM9.0（74.38μg·m^-3,昼、夜变化很明显;雾天PM2.1∑16PAHs为49.97 ng·m^-3,是晴天（33.30 ng·m^-3）1.50倍,PM9.0∑16PAHs为59.45 ng·m^-3,是晴天（40.80 ng·m^-3）1.46倍;PM2.1和PM9.0中PAHs单体平均浓度均为荧蒽最高,且雾天（PM2.1为7.98 ng·m^-3,PM9.0为9.99 ng·m^-3）高于晴天（PM2.1为5.23 ng·m^-3,PM9.0为6.77 ng·m^-3）;雾天PM2.1和PM9.0中苯并[a]芘的浓度为1.77ng·m^-3和1.99 ng·m^-3,高于晴天（PM2.1为1.46 ng·m^-3,PM9.0为1.84 ng·m^-3）.结果表明,雾过程加重了近地面大气PM2.5和PM10的污染;雾天与晴天PM10∑16PAHs粒径分布的昼夜特征与PM10在2种天气系统下粒径分布的昼夜特征基本一致,均为双峰型分布,分别位于积聚模态和粗模态粒子.白天雾过程对PM10及PM10∑16PAHs的粒径分布影响比较大,夜间雾过程则对其没有太大影响.

关键词：雾 PM10 多环芳烃粒径分布

南京市区与郊区大气PM_(2.5)中元素含量的对比分析

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中国环境科学 2005年第2期25卷 146-150页

作者：樊曙先樊建凌郑有飞王正梅南京信息工程大学气象灾害与环境变化江苏省重点实验室中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

2002年12月～2003年10月分别在南京城区和市郊采集大气细颗粒物(PM2.5)样品,用XRF-9800型荧光分析仪分析,得到17种化学元素的含量.结果表明,南京市大气PM2.5中的元素主要可分为地壳元素和污染元素两大类.研究不同元素在PM2.5中的体积分... 详细信息

2002年12月～2003年10月分别在南京城区和市郊采集大气细颗粒物(PM2.5)样品,用XRF-9800型荧光分析仪分析,得到17种化学元素的含量.结果表明,南京市大气PM2.5中的元素主要可分为地壳元素和污染元素两大类.研究不同元素在PM2.5中的体积分数、质量分数以及富集系数,发现南京市大气PM2.5超标率高达100%,超标倍数为0.62～1.83,其中S、Pb、Zn 3种污染元素在PM2.5中显著富集,尤其以S元素的富集最为明显,其富集系数在市区均值达6059.1,在市郊均值达1120.2,表现出南京市大气污染煤烟型硫氧化物的特征.

关键词：南京 PM2.5 含量富集系数

气溶胶辐射效应在华东地区一次雾霾过程中的作用

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气象学报 2016年第3期74卷 465-478页

作者：张悦樊曙先李皓康博识南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京信息工程大学南京210044

利用WRF/Chem(Weather Research and Forecasting Model coupled with Chemistry)模拟了2013年12月华东地区一次雾、霾事件气溶胶辐射反馈效应对气象场和大气质量的影响。通过3个不同气溶胶浓度设置的试验区分气溶胶浓度不同辐射效应的... 详细信息

利用WRF/Chem(Weather Research and Forecasting Model coupled with Chemistry)模拟了2013年12月华东地区一次雾、霾事件气溶胶辐射反馈效应对气象场和大气质量的影响。通过3个不同气溶胶浓度设置的试验区分气溶胶浓度不同辐射效应的影响。比较不同试验得出,本次雾、霾过程中,不论是气溶胶直接、半直接辐射效应还是间接效应均使污染地区短波辐射减少、2 m气温下降、大气边界层高度降低,不利于水汽与污染物的扩散,空气污染进一步加重,雾结构进一步稳定,并使雾的持续时间延长,发展高度更高;对于化学场来说,气溶胶直接、半直接辐射效应使污染地区PM_(2.5)浓度增大、消光系数增大、氮氧化物浓度增大,臭氧浓度降低;间接辐射效应使PM_(2.5)浓度和消光系数进一步增大,氮氧化物、臭氧浓度降低。综上所述,气溶胶辐射效应能使大气污染加重,并利于雾的发生、发展。

关键词：华东地区雾、霾气溶胶辐射效应