无论是“伦敦雾”还是“北京霾”,大气中的硫氧化物(颗粒物硫酸盐与SO2)都在空气质量问题中扮演着重要的作用,也是空气污染因子中最重要的控制对象之一。虽然我国SO2排放量自2006年开始出现下降趋势,但硫酸盐依然是细颗粒物(PM2..5)中最重要的组分之一,在重霾事件中其在PM2.5中的占比还会有不同程度的增加。基于这一背景,本研究从长三角西部地区超级站点—南京大学地球系统区域过程综合观测试验基地(SORPES)的长时间综合观测数据出发,利用多种统计方法和数值模式研究了长三角西部区域的硫酸盐变化特征,并分别从传输以及化学机制两个角度对硫酸盐生成的关键过程进行了甄别和探讨。利用SORPES站2013至2015年的PM2.5水溶性离子成分(WSIs)的观测数据,本研究揭示了该地区细颗粒物中主要成分的浓度水平以及时间变化特征。结果表明:二次无机成分(硫酸盐、硝酸盐、铵盐)为该地区PM2.5的主要组成成分。这三种成分浓度的季节变化特征显著:冬季最高,盛夏(7-8月)最低,但在初夏(5-6月)存在次峰。钙、钾、氯等离子受特定过程的影响显著,也呈现冬季浓度最高,初夏有次峰的特征,氯离子冬季浓度升高幅度高于钾离子和钙离子。整体而言,硫酸盐是夏季占比最大的二次无机成分,而硝酸盐占比在冬季升高,与硫酸盐对PM2.5质量浓度的贡献相当。主要污染物的日变化特征随着季节的变化各不相同,主要呈现夜间高、白天低的边界层演化特征。进一步的日变化聚类分析表明,硫酸盐存在四种不同的日变化类型。硫酸盐在初夏以及冬季均有明显的日间高值日变化型频繁出现,说明SORPES站硫酸盐在日间的化学生成作用较为明显。利用拉格朗日粒子溯源(LPDM)模式,研究了硫氧化物的传输、转化以及清除过程。结果表明硫转化率在五、六月的均值为全年最高,进而导致硫酸盐在初夏季节出现浓度峰值;青奥会期间南京及周边地区的联合减排效果显著,硫氧化物浓度出现明显降低。污染物传输路径上的降水对SO2清除作用明显,但可能通过云中过程促进下风向地区大气中硫酸盐的生成。此外,本研究还利用轨迹聚类分析给出了影响SORPES站的五种典型气团传输路径,分别为:北方快速南下气团,江苏北部气团,长三角气团,大陆污染型气团,中国中南部气团。其中,西北方向的大陆污染型气团会带来严重的颗粒物污染,该类型气团中硫转化率和硫酸盐浓度也比其他类型气团要高。结合传输路径上源强、传输量、降水量的综合分析,发现北方快速南下以及西北大陆性气团所经过的源区较为集中,且排放强度较大;而长三角、江苏北部以及我国中南部地区来向的气团则经过了强度分布均匀的源排放区域。基于超级站的综合观测和气溶胶热力学模式模拟,对长三角西部地区初夏季节秸秆燃烧、沙尘和普通二次污染等三类典型污染过程的颗粒物理化特性进行了分析。研究发现:长三角西部地区颗粒物中液态水含量较高,且随着污染的加重其占比也呈现升高趋势,有利于气溶胶液相化学反应发生。颗粒物pH值呈现为冬低夏高的特征,在颗粒物污染较重时pH还会进一步升高,均值接近4左右。氨气浓度和颗粒物水含量是影响颗粒物酸碱度主要因素。氨气浓度稳定时,含水量增加会升高颗粒物pH值。对比三类典型污染气团发现:秸秆燃烧气团中液态水含量较高,颗粒物酸度较低,比表面积较大,硫酸盐生成速率最高;沙尘气团中颗粒物含水量极少,不利于硫酸盐的液相生成。通过对特定污染事件(沙尘、秸秆燃烧)的深入分析,发现多相/非均相过程是导致初夏硫酸盐高生成率的主要原因。在2014年夏季的一次秸秆燃烧事件中,黑碳和臭氧浓度较高,硫酸盐日间生成现象频发,臭氧在黑碳表面对SO2的催化氧化是该次过程硫酸盐日间生成的主要原因。而在另一次秸秆燃烧事件中,发现NO2在常规氧化剂耗尽、气团中氨气浓度较高,湿度也较高的情况下,通过液相过程氧化S02,成为硫酸盐的主要生成途径;而该反应的另一个产物亚硝酸气(HONO)亦为大气中OH自由基的主要来源之一,可以进一步促进硫酸盐的气相生成。实际上,在重霾事件中,经常可以发现硫酸盐在常规氧化剂浓度很低的情况下快速生成,本文中提出的NO2对SO2的液相氧化机制很可能是其主要诱因之一。此外,在一次持续性区域污染事件中,沙尘诱发的非均相光化学过程,可以促进氮氧化物向HONO的转化,进而带来了额外的OH自由基,并增强了SO2的气相氧化过程,并最终增加本例中细颗粒物硫酸盐的浓度以及大气新粒子的生成。