East Asia is a unique region where mineral dust (Asian dust) sources are located near urban and industrial areas. Asian dust is often mixed with air pollution aerosols during transportation. It is important to understand the mixing states of Asian dust and other aerosols, because the effects on the environment and human health differ depending on the mixing state. We studied the mixing states of Asian dust using a polarization particle counter (POPC) that measures the forward scattering and the two polarization components of backscattering for single particles and a polarization-sensitive (532 nm) two-wavelength (1064 nm and 532 nm) lidar. We conducted the simultaneous observations using the POPC and the lidar in Seoul from March to December 2013 and captured the characteristics of pure Asian dust and internally mixed polluted Asian dust. POPC measurements indicated that the density of large particles was lower in polluted Asian dust that transported slowly over the polluted areas than in pure Asian dust that transported quickly from the dust source region. Moreover, the backscattering depolarization ratio was smaller for all particle sizes in polluted dust. The optical characteristics measured using the lidar were consistent with the POPC measurements. The backscattering color ratio of polluted dust was comparable to that of pure dust, but the depolarization ratio was lower for polluted dust. In addition, coarse non-spherical particles (Asian dust) almost always existed in the background, and the depolarization ratio had seasonal variation with a lower depolarization ratio in the summer. These results suggest background Asian dust particles are internally mixed in the summer

شرق آسیا یک منطقه خاص از نظر منابع گرد و خاک مواد معدنی (گرد و خاک آسیایی) واقع در نزدیک مناطق شهری و صنعتی ست. گرد آسیایی اغلب با ذرات معلق آلوده کننده هوا در زمان حمل و نقل آمیخته می شود. بسیار مهم است که حالات آمیختگی گرد آسیایی و ذرات معلق دیگر درک شود، زیرا اثرات آن بر روی محیط زیست و سلامتی انسان بسته به حالت مخلوط شدن فرق می کند. ما حالت های ترکیب گرد آسیایی را با استفاد ه از یک پلاریزاسیون شمارنده ذرات (POPC) برای اندازه گیری پراکنش ذرات و دو پلاریزاسیون برای اندازه گیری پراکنش ذرات منفرد به عقب و یک پلاریزاسیون حساس به دو طول موج (1064 نانومتر و 532 نانومتری) استفاده می شود. ما از مشاهدات همزمان با استفاده از POPC و لیدار در سئول از مارس تا دسامبر 2013 بهره بردیم و مشخصه های گرد خالص آسیایی را بررسی کرده و آنها را گرد آلوده کردیم. اندازه گیری های POPC نشان دادند که دانسیته ی ذرات بزرگ در مناطقی که گردها به آرامی پراکنده شده بودند کمتر از ذراتی بود که به سرعت از منطقه اصلی خارج شده بودند. علاوه بر این نسبت دپلاریزاسیون پراکنش به عقب برای همه ذرات در مناطق آلوده کوچکتر بود. مشخصات اپتیکی اندازه گیری شده با استفاده از lidar مطابق با برآوردهای POPC بود. نسبت کلر پراکنش به عقب در گردهای آلوده شده قابل مقایسه با گردهای آلوده نشده بود، اما نسبت دپلاریزاسیون برای گردهای آلوده شده کمتر بود. علاوه بر این، ذرات غیر کروی (گرد آسیایی) معمولا همبشه وجود دارند و نسبت دپلاریزاسیون آنها دچار تغییر فصلی با یک نسبت دپلاریزاسیون کمتر در تابستان است. این نتایج نشان می دهد که ذرات گرد آسیایی موجود با آلاینده ها در تابستان مخلوط شده اند.

-1 مقدمه

شرق آسیا بزرگترین غلظت ذرات معلق حاصل از فعالیت های مخرب انسان در جهان را در خود جای داده است (1). همچنین آن یک منطقه مهم منابع انتشار ذرات گرد معدنی (گرد آسیایی) از مناطق صنعتی و شهری ست. گرد و غبار آسیایی اغلب با ذرات معلق آلوده کننده هوا در زمان حمل و نقل آمیخته می شود. برای مطالعه گرد و خاک آسیایی و آلودگی هوا در شرق آسیا، ما ذرات معلق در شرق آسیا را با استفاده از شبکه ای از لیدارهای زمینی را از سال 2001 بررسی کردیم (4-2). این شبکه، شبکه ی مشاهده لیداری ذرات معلق و گرد و غبار آسیایی نامیده می شود (AD-net) و اخیرا لیدارهای دو طول موجی (1064 نانومتر و 532 نانومتر) و پلاریزاسیون (532 نانومتر) به صورت مستمر در 20 نقطه به کار گرفته شدند. برخی از ایستگاه های شبکه با رادیومترهای آسمانی SKYNET جمع آوری شدند. همچنین شبکه در برنامه ی تماشای اتمسفر جهانی (GAW) و سازمان هواشناسی جهانی (WMO) مشارکت دارد.

داده های گرفته شده از لیدارها در AD-Net به سرور داده ها در انستیتو ملی مطالعات زیست محیطی در تسوکوبای ژاپن انتقال داده شد و در زمان مناسب برای استخراج ضرایب برگشت به عقب ذرات در طول موج 1064 نانومتر و 532 نانومتر و نسبت دپلاریزاسیون حجمی در طول موج 532 نانومتر صورت گرفت. براورد ضریب خاموشی برای ذرات غیر کروی (بیشتر ذرات گرد و خاک آسیایی) و ذرات کروی (اکثر ذرات آلوده کننده هوا) انجام شد (2 و 4). اگر چه این روش بر مبنای فرض آمیختگی خارجی دو نوع از ذرات معلق (کروی و غیر کروی) انجام شد، اما خصوصیات توضیع آنها از هم متمایز بود و آن برای استفاده های مختلف مفید بود. ضریب خاموشی گرد و غبار به صورت موفقیت آمیزی برای تجمیع داده های گرد و غبار آسیایی استفاده می شود (5-9). داده های ضرایب خاموشی ذرات معلق کروی و غیر کروی هم در مطالعات اقلیم شناسی ذرات معلق استفاده شوند (10 و 11)…