Fine Particle Formation and Dependence of Wet Deposition on Precipitation Intensity in an Urban Area

ABSTRACT

In order to understand the characteristics of the change of aerosol concentration in an urban area and the impact of meteorological conditions on aerosol concentration in urban areas, particle concentration and size distribution were measured using an aerosol particle counter and an aerosol spectrometer in Hefei, China in spring 2017. Meteorological data, such as temperature, relative humidity, wind speed, wind direction, and shortwave radiation, were measured on a meteorological tower. The concentration of coarse mode (d > 2.5 μm, d is particle diameter), accumulation mode (0.25 μm<d < 2.5 μm), and ultrafine (Aitken and nucleation mode, d < 0.25 μm) particles under different meteorological conditions were recorded. Results show that, approximately 10–20 min after the solar downward shortwave radiation decreases (rises), the ultrafine particles (UFPs) concentration decreases (rises). Diurnal change in radiation causes daily change in the concentration of UFPs, and when the relative humidity was low, UFP generation easily occurs. On wet deposition, the concentration of coarse mode particles is significantly reduced during precipitation, and the concentration of accumulation mode particles varies during heavy precipitation and slight precipitation. Because of the combined action of wet deposition and hygroscopic growth, the concentration of accumulation mode particles first increases and then decreases. And during the slight precipitation, the concentration only increases with the relative humidity.

RÉSUMÉ

[Traduit par la rédaction] Dans le but de comprendre les caractéristiques du changement de la concentration d’aérosols dans une zone urbaine et les conséquences des conditions météorologiques sur la concentration d’aérosols dans les zones urbaines, la concentration et la distribution de taille des particules ont été mesurées au moyen d’un compteur de particules d’aérosols et d’un spectromètre d’aérosols à Hefei, en Chine, au printemps 2017. Les données météorologiques, telles que la température, l’humidité relative, la vitesse du vent, la direction du vent et le rayonnement des ondes courtes, ont été mesurées sur une tour météorologique. La concentration de particules grossières (d > 2.5μm, d étant le diamètre des particules), de particules accumulées (0.25 < d < 2.5) et de particules ultrafines (Aitken et mode de nucléation, d < 0.25) dans différentes conditions météorologiques a été enregistrée. Les résultats révèlent qu’environ 10 à 20 minutes après la diminution (augmentation) du rayonnement solaire de courte longueur d’onde vers le bas, la concentration des particules ultrafines (PUF) diminue (augmente). Les variations diurnes du rayonnement entraînent des variations journalières de la concentration de PUF, et lorsque l’humidité relative est faible, la génération de PUF est facile. En ce qui concerne les dépôts humides, la concentration de particules grossières est considérablement réduite pendant les précipitations, et la concentration des particules en mode d’accumulation varie selon qu’il s’agit de fortes ou de faibles précipitations. En raison de l’action combinée des dépôts humides et de la croissance hygroscopique, la concentration des particules en mode d’accumulation augmente d’abord, puis diminue. Et pendant les faibles précipitations, la concentration n’augmente qu'avec l’humidité relative.

Keywords:

• new particle formation
• radiation
• relative humidity
• wet deposition
• urban area

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by National Key Research and Development Program of China [grant number 2016YFC0203306]; National Natural Science Foundation of China [grant number 41775014]; University Natural Science Research Project of Anhui Province [grant number 2023AH050196].