长三角西部地区硫酸和高氧化态有机物对气溶胶新粒子形成和增长的贡献

Atmospheric new particle formation (NPF) plays important roles in regional air quality and the balance of global radiation. In China, NPF has been observed frequently in heavily-polluted region, which cannot be understood so far. A continuous long-term observation on NPF related parameters, especially sulfuric acid and HOMs, is critical to understand these processes. In this study, we propose a 2-year continuous measurement at SORPES station in Nanjing. Comprehensive parameters including particle size distributions from 1 nm to 20 µm and other gaseous and aerosol species will be measured with a set of state-of-the-art instruments (including AIS，PSM，DMPS, APS etc.). A CI-APi-TOF will be used to measure sulfuric acid and HOMs for 1-2 months of each season during the two years. Based on the measured values, we will develop the method to calculate the proxies of sulfuric acid and HOMs and investigate the long-term concentrations in YRD. A dataset will be then set up with the key parameters of sulfuric acid, HOMs, condensation sink, nucleation rates (J1.7，J3，J6) and growth rates (GR1-3, 3-6, 6-30). NPF models will be used to evaluate the contribution of sulfuric acid and HOMs quantitatively to particle nucleation and growth, and investigate the underlying mechanism of NPF events under heavy polluted conditions.

新粒子形成对于区域空气质量和全球辐射平衡意义重大。在我国，高污染环境下新粒子形成事件频发，但其内在机制尚不清楚。针对新粒子形成相关参数长期、连续的观测，尤其是硫酸和高氧化态有机物等成核直接前体物的观测是理解其内在机理的关键。本项目拟在南京大学仙林SORPES观测站，综合运用多种气溶胶粒径谱仪（AIS，PSM，DMPS和APS），针对气溶胶粒径全谱（1 nm-20 µm）及相关气体、气溶胶参数进行为期两年的同步观测，并选择典型时间利用CI-APi-TOF针对硫酸和高氧化态有机物进行分季节的观测。以硫酸和高氧化态有机物的真实测量值为基础，建立经验模型反演该两类物质在长三角典型地区的长期变化。建立成核直接前体物浓度、凝结汇、成核速率、增长速率为核心参数的数据库。利用新粒子形成模型辅助分析硫酸、高氧化态有机物对新粒子的成核和增长的定量贡献，研究我国高污染环境下新粒子形成与增长的内在机制。

新粒子形成对于区域空气质量和全球辐射平衡意义重大。在我国，高污染环境下新粒子形成事件频发，但其内在机制尚不清楚。本项目在长江三角洲西部地区的江苏南京长三角大气过程环境变化国家野外科学观测研究站（SORPES）进行了多期综合外场观测，围绕气溶胶二次生成（尤其是新粒子生成及增长）基本实现了“间接前体物—直接前体物—颗粒物粒径全谱”的全面综合测量。尤其使用大气常压硝酸化学电离飞行时间质谱（CI-APi-ToF）针对新粒子生成及增长的直接前体物气态硫酸和（高）氧化态有机物（OOMs）进行了高质量的观测。获得了长三角西部地区气态硫酸、低挥发性有机蒸汽和颗粒物粒径全谱的同期高质量观测，初步建立长三角西部地区新粒子形成及增长的核心参数数据集。.在综合观测的基础上，项目着重发展了OOMs的测量、甄别和定量的方法。发展建立基于binPMF方法的OOMs识别和溯源技术，并将其应用于上述长三角西部地区的强化观测数据集中，首次在复杂大气环境中实现了超过1500种OOMs分子的识别；进一步发展了一套逻辑框架分析技术，确认OOMs的前体物，进一步通过其质量沉降通量评估OOMs对新粒子增长以及二次有机气溶胶（SOA）生成的定量贡献，指出芳香烃和脂肪族化合物是城市地区OOMs及SOA最重要的前体物。