【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】超細顆粒物(空氣動力學粒徑<100nm)在大氣顆粒物數(shù)濃度中占絕對主導地位，對人體健康和氣候均具有顯著影響。凝結(jié)增長過程會顯著改變超細顆粒物粒徑與化學組成，進而影響其氣候和健康效應。長期以來，由于缺乏適用于長期觀測的方法和儀器，超細顆粒物動態(tài)凝結(jié)增長過程中主導化學組分的長期變化仍缺乏清晰表征。吸濕性能夠間接反映氣溶膠組分變化，但傳統(tǒng)吸濕性串聯(lián)差分遷移率分析儀(HTDMA)需手動預設(shè)測量粒徑，只能“碎片化”觀測增長過程，且無法應對凝結(jié)機制快速轉(zhuǎn)變、多模態(tài)同時增長等常見過程。
 

　　基于上述背景，清華大學環(huán)境學院鄭光潔助理教授研究組將粒徑譜儀(SMPS)與HTDMA智能聯(lián)動，開發(fā)了超細顆粒物凝結(jié)增長過程中吸濕性同步監(jiān)測系統(tǒng)(SMASH)。該系統(tǒng)具備對大氣超細顆粒物動態(tài)凝結(jié)增長過程中模態(tài)粒徑和吸濕性的高時間分辨率(6分鐘)同步追蹤能力，可為揭示主導凝結(jié)物種的動態(tài)轉(zhuǎn)變特征提供有效手段。
 

　　針對北京夏季一次持續(xù)約30小時的超細顆粒物凝結(jié)增長事件的觀測分析表明，SMASH可有效追蹤凝結(jié)增長過程中的峰值粒徑并觀測其吸濕性參數(shù)κ，且基于κ變化趨勢可將整個增長過程劃分為凝結(jié)增長、粒徑收縮等不同階段?；诶碚撚嬎悖蛇M一步識別出不同時段下的主導凝結(jié)物種吸濕性變化。此外，SMASH還可同時捕捉到愛根模態(tài)和積聚模態(tài)雙模態(tài)同步增長過程，從而為研究粒徑對凝結(jié)的影響提供獨特角度。由于凝結(jié)物種吸濕性具有顯著的時段差異，可基于此劃分凝結(jié)增長時段并計算不同時段的粒子增長速率(growth rate)，從而揭示不同凝結(jié)機制對增長速率的重要作用。綜上，SMASH具有成本較低、易維護等優(yōu)點，可多站點長期部署以揭示不同區(qū)域與季節(jié)的凝結(jié)增長機制；同時，SMASH的搭建思路還可推廣并聯(lián)用多種儀器(如TD-CIMS、CPMA等)，實現(xiàn)多參數(shù)(如分子、密度信息)同步測量，構(gòu)建更完整的凝結(jié)物種特征譜，為相關(guān)區(qū)域/全球模型提供凝結(jié)物種吸濕性和生長速率的約束參數(shù)。
 

　　SMASH捕獲的一次單/雙模態(tài)凝結(jié)增長過程。模態(tài)粒徑變化時間序列；κ值時間序列；增長過程中的κc或κv。其中“I-”和“II-”分別代表增長個例I與II，“GEx”和“SEx”分別對應第x次增長階段與第x次收縮階段
 

　　研究成果以“利用氣溶膠粒徑與吸濕性同步監(jiān)測系統(tǒng)(SMASH)表征大氣氣溶膠的長期多模態(tài)凝結(jié)增長過程”(Characterizing long-term multi-modal condensational growth of atmospheric aerosols with the Synchronous Monitor of Aerosol Size and Hygroscopicity (SMASH))為題，于6月25日發(fā)表于《環(huán)境科學與技術(shù)》(Environmental Science & Technology)。
 

　　清華大學環(huán)境學院博士后熊春為論文第一作者，環(huán)境學院助理教授鄭光潔為論文通訊作者。論文合作者包括清華大學環(huán)境學院賀克斌院士、教授蔣靖坤、副研究員王東濱、博士后李雨陽，浙江大學環(huán)境與資源學院研究員王志彬，北京納顆環(huán)境科技有限公司張強。
 

　　研究得到京津冀環(huán)境綜合治理國家科技重大專項、國家自然科學基金、中國博士后科學基金的資助。
 

　　引用：環(huán)境學院鄭光潔研究組研發(fā)可追蹤超細顆粒物凝結(jié)增長過程的吸濕性監(jiān)測系統(tǒng)-清華大學
【引用時間：2026年7月3日】