第八届青年地学论坛

大气新粒子的生成速率（J）和生长速率（GR）是表征新粒子生成对环境影响的两个重要参数。在我国城市大气环境中，J_1.5nm可高达1000 cm^-3 s^-1，比相对清洁环境中的J_1.5nm （0.1–10 cm^-3 s^-1）高1–4个数量级；然而，城市环境中新生成颗粒物的GR与清洁大气中相近，甚至更低。以北京为例，其大气新粒子GR仅为1–8 nm h^-1。目前，北京新粒子生长的机制及其关键气态前体物尚不明晰，其生长缓慢的原因也有待探究。本研究首次使用静电捕集热脱附化学电离质谱（TDCIMS）测量了北京新粒子生长期间8、15、25和40 nm新粒子的分子水平组分变化特征，并结合对气态前体物硫酸（H₂SO₄）、硝酸（HNO₃）和高含氧有机气体（OOMs）的测量对GR和新粒子组分进行模拟。TDCIMS的直接测量结果表明，北京大气新粒子生长过程8–40 nm颗粒物中有机组分（80±8%）和硫酸盐（13±7%）主导。随着新粒子粒径从8 nm增长到40 nm，有机组分的占比升高，而硫酸盐的占比降低，这主要是由气态前体物H₂SO₄和OOMs的日变化以及颗粒物的粒径效应两方面导致的。H₂SO₄和OOMs的冷凝生长理论上可贡献的GR与实际观测到的GR接近，由该机制预测的颗粒物组分随粒径变化也与观测的组分变化一致，因此推测其为新粒子生长的主要机制。北京地区H₂SO₄和OOMs的浓度相比于清洁地区总体较高，但北京地区由于较高的NO_x对低挥发性OOMs生成的抑制作用，导致北京大气OOMs中仅有~18%可贡献新粒子生长，因此北京的新粒子生长速率比清洁地区更低。低生长速率导致北京大气新粒子的存活率非常低，部分抵消了高新粒子生成速率对大气颗粒物数浓度和空气质量的最终影响。
 

新粒子；生长机制；在线质谱；化学组分；高含氧有机物