长江三角洲工业发达、人口密集，该区域大雾时常发生，属于雾灾最脆弱的区域之一。长时间滞留在高污染的雾环境中，人体吸入有害物质，易诱发环境敏感疾病。雾化学是大气环境化学研究不可或缺的内容，我国在雾化学方面的研究亟待发展。　　 本论文选取上海市区作为污染城市区域采样点，结合黄山山顶作为清洁区域采样点，分析污染城市和清洁地区雾水的化学组成及污染物来源；观测雾滴谱分布和时序变化，揭示微物理特征与雾水化学组成之间的关系；依据雨-雾-霾转化的典型过程，探讨雾-霾转化机制；比照雾化学反应的可能途径，探究雾水中S(Ⅳ)转化为S(Ⅳ)的反应机理。　　 本论文主要内容包括以下几个方面：　　 1.上海雾水化学组成及来源。通过对2009年3月至2011年2月雾观测研究，系统分析了上海雾水化学特征。结果表明，上海雾主要集中在每年的11月份到次年的3月份。上海雾水pH值在4.68-6.58之间，平均值为5.97；上海雾水电导率的平均值是1270μS/cm，离子浓度远高于世界其他地方；总离子浓度(TIC)呈现了明显的季节变化，秋冬季节的雾水平均TIC是春夏季节的3倍多。NH4+和Ca2+是最主要的无机阳离子，SO42-、NO3-和Cl-是最主要的无机阴离子。HCOO-、CH3COO-和MSA等有机酸根离子也是雾水中的重要成分。雾水离子主要通过溶解气溶胶颗粒可溶性成分和吸收可溶性气体而得。高浓度的NH4+源于大量的农业活动、人类排泄物和汽车尾气排放。Ca2+主要来源于上海大量基础设施建设产生的含Ca2+粉尘以及长程传输的沙尘。而上海周边处于收获的季节时，大量的秸秆燃烧导致了K+升高。煤仍然是中国发电厂的主要燃料，煤炭等化石燃料燃烧排放出的SO2是SO42-的主要来源。高浓度的NO3-反映了对气态HNO3和颗粒相中NO3-等污染物的吸收及含氮化合物的化学转化。Cl-可以解释为海盐气溶胶的作用或垃圾焚烧炉产生大量含有HCl的废气。上海雾水中的NO3-/SO42-的当量浓度比值均小于1，表明上海固定源的排放仍是大气颗粒物的主要源。同时，NO3-/SO42-比值高达0.86，表明在上海由于汽车尾气造成的空气污染日趋严重。HCOO-/CH3COO-比值在大多数雾水样品中都低于1，也同样说明了汽车尾气排放是一个重要的污染源。后向轨迹分析阐明了长程传输对雾水中离子组成和浓度有着重要的影响。　　 2.黄山梅雨季节云雾水化学组成及来源特征。为与上海雾化学特征作比较，通过2011年6月7-17日为期近半个月的黄山云雾观测研究，揭示了黄山梅雨季节云雾水化学特征。结果表明，黄山云雾持续时间长，风力从2级到6级范围内都有云雾发生。黄山云雾水样品的pH值从酸性很大的3.63到偏碱性的8.11，平均pH值为5.95，其中酸雾多属于硫酸型酸雾。体积平均电导率为43μs/cm。黄山云雾水主要离子浓度从大到小依次为：NH4+>SO42->Na+>Ca2+>NO3-，这5种离子占总离子浓度的89.8％。(NH4)2SO4、NH4HSO4和NH4NO3为黄山云雾水的主要成分。NH4+离子在黄山云雾水中浓度最高，很可能来源于本地区内人类排泄物和土壤释放出的NH3和长程传输带来的含铵颗粒物。Na+和Ca2+可能主要来源于黄山当地风化的花岗岩中钠长石和钙长石粉尘。海洋源对Na+离子也有贡献，可能来自中国南海的海盐气溶胶。SO42-和NO3-主要来源于SO2和NOx的氧化产物。源分析表明，黄山山顶是空气污染很轻的区域，自然源的作用是影响云雾水化学组成的重要因素，但人为源逐渐成为危害黄山自然生态的又一影响因子。长程传输携带来的污染成分是影响黄山云雾水离子浓度变化的重要因素。　　 3.上海雾和黄山云雾微观物理特征。不同类型雾之间的微物理特征具有很大的差异。黄山云雾的雾滴平均数浓度最大，高达232个/cm3，接着是上海的辐射雾为13.1个/cm3，平流雾的雾滴平均数浓度最小，仅为3.2个/cm3。黄山云雾的平均含水量为0.087g/m3，约是上海辐射雾的15倍和平流雾的20倍。辐射雾、平流雾和黄山云雾的平均有效直径相差不大，均约为10μm左右。辐射雾和云雾的平均雾滴半径分布函数满足Deirmendjian公式，平流雾谱分布更符合Junge分布。上海的辐射雾和平流雾多为宽谱，宽谱辐射雾的数浓度谱分布有四个峰值，分别为2μm、6μm、10μm和23μm；少数辐射雾是窄谱分布，此时数浓度特别高。黄山云雾有着很明显的窄谱分布特征，20μm及以下的雾滴数占总雾滴数的99％。黄山云雾同样有很明显的双峰特征，分别是2-4μm和10μm。雾滴谱分布都出现了爆发性发展的特征，微观表现为数浓度在短时间内急剧升高，小雾滴快速成长为大雾滴即雾滴谱拓宽，反映了雾是在“凝结核化-凝结增长或碰并-大雾滴沉降”等微物理过程交替作用下发展起来的。可溶性离子浓度和微物理参数之间有着复杂的关系。研究中发现雾水的总离子浓度并不总是和含水量成反比，可能是因为沉降作用对雾滴数浓度和含水量产生了很大的影响。雾水总离子浓度和雾滴直径略成反比，反映了蒸发和浓缩效应在雾滴尺度内是控制雾水总离子浓度的重要因素之一。　　 4.雾-霾转化过程化学特征。选取3个实例证实了雨和雾的沉降对大气的净化作用，也揭示出上海雾后很快出现灰霾天气的特殊现象。尽管雾沉降和雨水的冲刷作用确实能降低空气中的污染物浓度，但由于稳定的气象条件下污染物的积累效应或者由于汽车尾气和工业高强度排放一次污染物以及高相对湿度下二次污染物转化率高的缘故，雨雾后很快就会转化成灰霾天气，进而导致能见度降低。在太阳的照射下，相对湿度降低，大气中没有足够的水分凝结在高数浓度的颗粒物上，使得雾滴快速脱水变成固态颗粒物悬浮在大气中。在一次雾-霾转化过程观测中发现，PM2.5/PM10的平均比例为0.86，说明在这些时段PM2.5的质量浓度占了PM10的绝大部分。空气中大多数PM2.5的离子在雾-霾雨中的浓度的顺序为雾>霾>雨。SO42-离子雾中浓度大于霾中浓度，而NO3-正好相反，霾中NO3-浓度大于雾中浓度，这可能与两种离子在不同条件下的不同形成机制有关。　　 5.云雾水中S(Ⅳ)转化为S(Ⅳ)的途径。由于黄山云雾水非常洁净，金属元素的浓度低于检出限，因此可以忽略金属元素对S(Ⅳ)的液相氧化催化作用。由公式计算的S(Ⅳ)与H2O2反应速率值与实际S(Ⅳ)转化为S(Ⅵ)的速率值大多处于同一个数量级内，具有较高的一致性。相关性分析体现了一定的趋势：液相H2O2浓度与SO2气体浓度成反比，液相H2O2浓度与SO42-浓度成正比趋势。因此，H2O2是使S(Ⅳ)氧化为硫酸盐的重要途径。已有的数据研究中，没有明显证据表明O3的液相氧化机制在黄山云雾水中起重要作用。