环境学院蒋靖坤团队发文揭示影响城市大气环境中新粒子生成的主要因素-清华大学环境学院

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环境学院蒋靖坤团队发文揭示影响城市大气环境中新粒子生成的主要因素

清华大学环境学院2020年8月18日电（通讯员邓晨娟）近日，清华大学环境学院大气污染与控制教研所蒋靖坤教授研究组在美国化学学会期刊《环境科学与技术》（Environmental Science and Technology）和英国皇家化学学会期刊《法拉第讨论》（Faraday Discussions）上分别发表了题为《北京新粒子生成和增长的季节特征》（Seasonal characteristics of new particle formation and growth in urban Beijing）和《城市环境中纳米颗粒物生成与增长：背景气溶胶的影响》（Formation and growth of sub-3 nm particles in megacities: impacts of background aerosols）的研究论文。论文的第一作者为环境学院直博生邓晨娟。论文合作单位包括赫尔辛基大学、北京化工大学、南京信息工程大学、复旦大学和南京大学等。

新粒子生成是指大气中气态分子通过均相成核形成高浓度的纳米颗粒物，之后通过冷凝等作用继续增长的过程。增长后的新粒子可作为云凝结核影响全球气候，也有研究报道新粒子生成和增长会影响空气质量。新粒子生成现象普遍存在，从清洁的森林大气环境到污染的城市大气环境，均有新粒子频繁生成现象的报道。在污染的城市大气环境中，背景气溶胶浓度通常较高，使得大气中的气态分子和新生成的纳米颗粒物容易被其去除。尽管存在高浓度背景气溶胶的抑制作用，在污染城市大气环境中仍旧观测到了频繁的高强度新粒子生成现象，揭示其机制及影响因素具有重要意义。

团队通过长期的大气观测以及气溶胶动力学理论分析，发现北京、上海和南京等特大城市具有较高的背景气溶胶浓度和气态前体物硫酸浓度，其纳米颗粒物生成速率显著高于清洁大气环境；而高浓度背景气溶胶的去除作用会抑制硫酸、有机胺等气态分子、分子团簇和新生成纳米颗粒物的存活，降低其浓度和大气停留时间，进而成为城市大气环境中新粒子生成事件是否发生的主控因素。但是，经典成核理论将蒸发过程作为主要的限速步骤，忽视了背景气溶胶的重要影响。此外，研究发现温度是引起北京新粒子生成频率和强度呈现显著季节变化的主控因素。温度越高，新粒子生成关键酸碱团簇的蒸发速率越大，进而导致在温度最高的夏季时新粒子生成速率最低。考虑到不同大气环境温度的显著变化，该发现可能会对全球有着广泛的影响。同时，团队提出在污染城市大气环境中评估新粒子生成的生长速率和增长速率等主要参数时，需正确地考虑背景气溶胶的影响。