《Environmental Pollution》:First insights into the New Particle Formation mechanism in Istanbul
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本研究首次在伊斯坦布尔三个不同城市环境区域(郊区、城市背景、交通区域)全年开展新粒子形成(NPF)观测,揭示NPF发生率随季节和空间显著变化,其形成受低前体气溶胶、强太阳辐射及西海洋气团影响,为中东欧城市空气质量评估提供依据。
梅利克·S·科斯冈(Melike S. Co?gun)|帕纳约蒂斯·卡尔卡沃拉斯(Panayiotis Kalkavouras)|乌尔库·阿尔维尔·沙欣(ülkü Alver ?ahin)|科斯昆·阿伊瓦兹(Co?kun Ayvaz)|泽赫拉·乔拉克(Zehra ?olak)|布尔丘·乌宗·阿伊瓦兹(Burcu Uzun Ayvaz)|布尔丘·奥纳特(Burcu Onat)|尼古拉奥斯·米哈洛普洛斯(Nikolaos Mihalopoulos)|罗伊·M·哈里森(Roy M. Harrison)
土耳其伊斯坦布尔大学切拉赫帕夏分校(Istanbul University Cerrahpa?a)工程学院环境工程系,地址:Avc?lar, 34320, 伊斯坦布尔
摘要 大气中新颗粒物形成(NPF)是城市环境中超细颗粒物(UFPs)的主要来源。然而,在受复杂排放混合物和气象条件影响的大都市中,NPF的特性及其控制机制仍知之甚少。本研究首次提供了土耳其伊斯坦布尔NPF的多站点观测证据,基于在一年中每个季节大约20天内,对三个具有不同城市特征的地点(郊区背景区(Maslak)、城市背景区(Alibeykoy)和受交通影响的区域(Aksaray)进行的10至400纳米颗粒数尺寸分布(PNSD)测量。分析采用了季节性和空间分辨框架。在郊区Maslak,23%的日子观察到了NPF现象;在Alibeykoy为26%;在Aksaray为10%,显示出明显的季节性和日变化。NPF的发生在Maslak主要发生在春季,在Alibeykoy发生在春季和秋季,在Aksaray发生在冬季。生长和形成速率,以及凝结沉降(CS)和前体气体(如二氧化硫、硫酸)的依赖性表明,在预先存在的气溶胶表面积较低、太阳辐射增强以及来自西海岸海域和北欧的气团条件下,NPF更易发生。受污染的大陆气流和沙漠影响的轨迹与NPF活动减弱有关。这项工作强调了将NPF相关观测数据纳入未来地中海和中东主要城市空气质量及暴露评估中的重要性。
章节摘录 引言与研究范围 在城市环境中,超细颗粒物(UFPs;≤100纳米)占颗粒总数浓度(PNC)的主导地位,主要来源于交通、工业、航运和住宅供暖等燃烧源(WHO,2021年),以及涉及成核过程的二次气溶胶形成(Hopke等人,2022年)。这些颗粒物能够深入呼吸道,沉积在肺泡和气管支气管区域,并进入循环系统,因此
采样站点 2023年7月至2024年7月期间,在土耳其伊斯坦布尔的三个空气质量监测站(Maslak、Alibeykoy和Aksaray)进行了颗粒数尺寸分布测量。这些站点分为以下三类:郊区背景区(Maslak)、城市背景区(Alibeykoy)和交通影响区(Aksaray)。在这些站点测量的参考污染物包括:<10微米颗粒物(pm10 )、<2.5微米颗粒物(PM2.5 )、二氧化硫(SO2 )、氮氧化物(NOx )、一氧化碳(CO)和臭氧(O3 )
伊斯坦布尔的颗粒数浓度和尺寸分布 图S4(a-c)展示了Maslak、Alibeykoy和Aksaray测得的这些颗粒物的数量浓度变化(小提琴图)和日变化模式;图S4(d-f)展示了艾特肯模式(Aitken mode)的相关数据。所有测量污染物的统计值汇总在表S2–S4中。测量期间的年均(中位数)总PNC分别为:Maslak为5,690±2,390个/立方厘米(3,956个/立方厘米),Alibeykoy为8,230±2,090个/立方厘米(6,938个/立方厘米)
结论 本研究首次提供了土耳其伊斯坦布尔NPF的多站点、季节性分辨的观测证据,基于对郊区、城市和受交通影响区域的PNSD测量结果。结果表明,NPF现象频繁发生,并在空间上存在差异,对城市中的UFP负担有所贡献。
在郊区Maslak,23%的测量日观察到新颗粒物形成;在Alibeykoy为26%。然而,在
作者贡献声明 梅利克·S·科斯冈(Melike S. Co?gun): 撰写初稿、方法论设计、数据调查、数据分析、数据管理。帕纳约蒂斯·卡尔卡沃拉斯(Panayiotis Kalkavouras): 撰写初稿、方法论设计、数据分析、数据管理。乌尔库·阿尔维尔·沙欣(ülkü Alver ?ahin): 撰写初稿、项目协调、方法论设计、资金获取、数据分析、数据管理、概念构思。科斯昆·阿伊瓦兹(Co?kun Ayvaz): 方法论设计、数据分析、数据管理。泽赫拉·乔拉克(Zehra ?olak): 数据分析。布尔丘·乌宗·阿伊瓦兹(Burcu Uzun Ayvaz):
未引用的参考文献 Bousiotis等人,2021年;Dal Maso等人,2005年。
利益冲突 通讯作者声明所有作者均无利益冲突。
资金支持 本研究得到了土耳其科学技术研究委员会(TUBITAK,项目编号122Y079)以及伊斯坦布尔大学切拉赫帕夏分校科学研究委员会(项目编号FBA-2024-36086、FUA-2025-38326和FYL-2025-38368)的支持。
利益冲突声明 ? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突:乌尔库·阿尔维尔·沙欣(Ulku Alver Sahin)表示获得了土耳其科学技术研究委员会的资金支持。如果有其他作者,他们声明自己没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢 感谢伊斯坦布尔大都会市政府环境保护与控制部门在提供站点用于测量颗粒数浓度(PNC)和黑碳(BC)以及所有空气污染物和气象数据方面的支持。UAS、BO和CA(作为IUC-APRG的研究人员,
https://avesis.iuc.edu.tr/arastirma-grubu/iucap )感谢RI-URBANS项目团队(作为合作方参与),为他们提供了该研究领域的最新进展并指导了这项工作。