大气气溶胶作为大气的重要组成成分,对全球和区域气候变化、大气能见度以及人类健康等方面均有较大影响。气溶胶由于其粒径分布和混合状态等理化特性的不同,在大气中的传输、转化和去除机制等均存在显著差异。此外,受气象条件及排放源等多种因素的影响,大气中气溶胶的理化性质(包括密度、形状、吸湿性和折射指数)在不断发生着变化,不同类别的颗粒物在大气中有着不同的反应过程。因此,以高时间分辨率、在单颗粒尺度下实时分析大气气溶胶的物理化学特征显得十分重要。南京是长江三角洲地区的重要城市,主要的气溶胶来源包括工业源、生活源、交通源和农业源等,近年来该地区大气颗粒物污染严重并呈现明显的区域性和复合性特征。本文使用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(SPAMS)获得春、夏、秋、冬四个季节和区域霾污染期间的单颗粒质谱和粒径信息,结合气象要素和PM2.5等数据,详细分析了南京大气气溶胶的季节变化特征,以及不同类别污染过程中和特殊天气条件下的单颗粒物的理化特征。结果表明:(1)南京市大气气溶胶的化学组成存在明显的季节变化特征。在春、秋、冬三季,EC-SN、OC、Biomass、NaK-SN和Fe-rich这5类颗粒物对大气气溶胶贡献最大,其占比总和分别为92.5%、88.1%和82.8%。夏季时大气中含量最多的5类颗粒物分别为EC-SN、NaK-SN、Fe-rich、Biomass和EC-S,其总占比为88.8%。部分气溶胶在各季节的粒径分布类似。含碳颗粒物对亚微米气溶胶具有显著贡献,EC-S集中在0.2-0.5μm粒径段内。Fe-rich和MiscMetals的占比值随着粒径的增加而增加。ECOC、OC、Biomass和NaK-SN的粒径分布有明显的季节变化特征。四个季节中大气颗粒物均混合有明显的二次组分,ECOC和OC更易混有NH4+,Biomass、MiscMetals和Dust更易混有Cl-,同时OC更易混有HS04-。大部分颗粒物与NO3-的混合比变化为:春>冬>夏>秋,而与HSO4-的混合比变化为:冬>夏>春>秋。(2)长三角地区的区域污染过程受到局地污染源(污染源在城市群内)和远距离输送源(污染源在城市群外)的共同影响。在这两类不同污染源的影响下,OC有明显不同的粒径分布,而ECOC的粒径分布变化则基本一致。远距离输送过程更有利于OC颗粒物的增长。局地源排放的颗粒物混合有更多的氯盐和硝酸盐,而在远距离输送中,颗粒物则混合有更多的硫酸盐。(3)特殊天气条件对气溶胶有明显的影响。雾和霾时段内,OC的占比值明显降低,而EC-SN和NaK-EC的占比值约为清洁时段内的2倍。雾过程中含碳颗粒物混有显著的硝酸组分,总占比值的减小率介于清洁时段和霾之间,且随着粒径的增大而降低。雾转换形成霾时,受到人为活动、大风输送和太阳辐射的作用,颗粒物的浓度和粒径分布均发生显著变化。霾污染时段,粒径范围在0.6-1.2μm内的含碳颗粒物和无机钠钾颗粒物混合有更多的二次组分,粒子酸度更强。降水时长和降水量对不同类型颗粒物的粒径分布和混合状态的影响较大。颗粒物的源基本不变时,若小时降水量小于1mm,长时间降水中颗粒物更易混有二次无机组分,而短时降水有助于有机组分在颗粒物表面的凝结。大暴雨对EC的清除作用要强于NaK无机颗粒物。受到大陆源影响的短时降水过程中颗粒物混合有更多的硝酸盐和二次有机物;受到海洋源影响的长时间连续性降水中颗粒物混合有更多的铵盐和硫酸盐。(4)相对湿度(RH)对不同类别颗粒物的影响不尽相同。冬季时,随着RH的增加,EC类颗粒物、ECOC、Ammonium和Fe-rich的占比值也随之增加,而OC、Biomass、NaK颗粒物和Dust对大气颗粒物的贡献则不断减小。随着RH增加,主要类别颗粒物(如EC-SN,NaK-SN等)与NH4+的混合比基本都是增加的,但大部分颗粒物与C2H30+的混合比都在不断减小,与OC颗粒物的占比变化一致。