灰霾天氣對(duì)大氣氣溶膠光學(xué)特征的影響

魏 超，朱昊辰，錢佳麗，李光明

(同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)

1 引言

2002年8月，聯(lián)合國(guó)環(huán)境署 (UNEP)正式啟動(dòng)了大氣棕色云項(xiàng)目。2008年11月，UNEP正式發(fā)布《大氣棕色云:亞洲區(qū)域評(píng)估報(bào)告》(Atmospheric BrownClouds-Regional Assessment Report with Focus on Asia)［1］。報(bào)告對(duì)亞太地區(qū) Atmospheric BrownClouds(ABCs)的現(xiàn)狀作了較為詳細(xì)的評(píng)估。其中北京、上海、深圳被列為ABCs熱點(diǎn)地區(qū)。大氣環(huán)境污染已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前最嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題之一［2］。大氣棕色云又稱為“霾”，其內(nèi)部含有大量的工業(yè)與生活污染造成的煙塵、微小金屬顆粒等。由于存在散射和反射等作用，霾對(duì)大氣光學(xué)特征影響明顯，也使到達(dá)地表的陽(yáng)光熱量減少。近年來(lái)，城市灰霾天氣發(fā)生頻率日益增加，且影響范圍不斷擴(kuò)大。據(jù)資料報(bào)道，天津、上海、廣州、深圳等城市，灰霾天數(shù)占到了全年天數(shù)的30%～50%，我國(guó)大部分地區(qū)細(xì)顆粒物平均濃度，超出世界衛(wèi)生組織規(guī)定的污染指標(biāo) 8 倍 (接近 80 μg/m3)［3，4］。根據(jù)中國(guó)環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)中的調(diào)查情況看出，2013年全國(guó)開(kāi)展PM2.5環(huán)境監(jiān)測(cè)的74座重點(diǎn)城市中，僅有三座城市PM2.5年均濃度達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，74座城市PM2.5平均濃度卻高達(dá)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的2.06倍［5］。現(xiàn)如今大氣環(huán)境污染已受到國(guó)內(nèi)民眾的廣泛關(guān)注。

灰霾天氣不僅會(huì)導(dǎo)致能見(jiàn)度降低，而且嚴(yán)重影響正常的交通運(yùn)輸與工農(nóng)業(yè)活動(dòng);更嚴(yán)重的是，灰霾天氣將導(dǎo)致空氣中的細(xì)顆粒物濃度急速增加，從而導(dǎo)致二次氣溶膠的形成，使得氣溶膠中攜帶的毒害成分對(duì)人體健康造成極大危害。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu) (IARC)組織在2013年10月17日首次宣布將室外空氣污染整體評(píng)定為一級(jí)致癌物［6］。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于灰霾期間氣溶膠的研究仍處于初期階段，主要研究方向主要集中在:粒徑分布污染現(xiàn)狀、時(shí)空分布等方面。對(duì)于灰霾期間氣溶膠的光學(xué)特征，如消光系數(shù)，散射系數(shù)，單次反照率，氣溶膠光學(xué)厚度等因素的研究較少。近幾年的研究中，吳國(guó)平等［7］對(duì)我國(guó)蘭州、重慶、武漢、廣州等城市大氣顆粒物污染的季節(jié)變化特征進(jìn)行了研究，多數(shù)情況下均是冬春季污染最重，秋季次之，而夏季則最輕;吳兌等［8］研究表明，廣州市灰霾天氣主要出現(xiàn)在10月至次年4月，冬季灰霾發(fā)生頻率較高;盛立芳等［9］觀測(cè)到一次海霧過(guò)程中，氣溶膠消光系數(shù)為1.21 km-1，其中消光作用的主要因素是大于0.5 μm 粒子;閔敏等［10］觀測(cè)河北香河在灰霾暴發(fā)期間的氣溶膠光學(xué)厚度，測(cè)得光學(xué)厚度增長(zhǎng)4倍，Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)下降三分之一，焦艷［11］的結(jié)果顯示出，散射系數(shù)與 PM2.5質(zhì)量濃度有較好的相關(guān)性;吸收系數(shù)的季節(jié)變化較為明顯，將夏秋季和冬春季的吸收系數(shù)分別與 PM2.5濃度作線性擬合，也能得到較高的相關(guān)系數(shù)。從上面的例子中發(fā)現(xiàn)，灰霾期間的氣溶膠光學(xué)特征的變化十分顯著，研究氣溶膠的光學(xué)特征能更全面的了解污染物對(duì)于灰霾天氣的影響，例如從氣溶膠光學(xué)特征的譜分布來(lái)了解其中顆粒物的性質(zhì);從吸收、散射系數(shù)、Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)的變化了解灰霾的爆發(fā)與顆粒物粒徑之間的關(guān)系?？傮w而言，灰霾是易于定量的，且是直觀的視覺(jué)空氣質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)而也能為今后灰霾天氣的預(yù)警打下基礎(chǔ)。

2 灰霾期間氣溶膠的光學(xué)特征變化

氣溶膠一般是指大氣中懸浮著的各種細(xì)小固體與液體粒子，粒徑范圍為0.001～100μm。雖然氣溶膠在大氣中的含量相對(duì)較少，但是對(duì)大氣輻射、光學(xué)特性等物理性質(zhì)起著重要的作用。氣溶膠粒子一方面充當(dāng)棕色云的凝結(jié)核，使云滴數(shù)密度增加，從而增強(qiáng)云層對(duì)太陽(yáng)輻射的反射，削弱 (吸收和散射)太陽(yáng)輻射，并且將少部分太陽(yáng)輻射散射(反射)回宇宙，從而減少入射到地面上的能量，降低了低層大氣的溫度;另一方面氣溶膠粒子本身也會(huì)吸收太陽(yáng)輻射的能量使自身增溫，通過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)傳輸提高大氣溫度。因此氣溶膠顆粒物已成為大氣污染中十分重要的因素之一，同時(shí)由于灰霾中氣溶膠含有的細(xì)顆粒物對(duì)光的傳播過(guò)程有一定阻礙作用，所以灰霾天氣過(guò)程對(duì)氣溶膠的光學(xué)厚度、單次散射反照率等光學(xué)特性都有一定程度的影響。

2.1 灰霾期間氣溶膠的時(shí)空分布

由于各地氣候及地理環(huán)境的差異，灰霾產(chǎn)生的季節(jié)與時(shí)間分布也不相同，尤其我國(guó)冬季出現(xiàn)灰霾天氣的情況較為普遍。北方冬季主要由于燃煤集中供暖產(chǎn)生了大量的顆粒物，為灰霾天氣的產(chǎn)生提供了來(lái)源。Li等［12］研究發(fā)現(xiàn)，烏魯木齊冬季大氣污染比較嚴(yán)重;吳國(guó)平等［7］發(fā)現(xiàn)，蘭州地區(qū)也是冬季大氣污染最為嚴(yán)重。由于冬天天氣干燥、氣溫低、空氣濕度低、季風(fēng)等因素，冬天也是我國(guó)南方地區(qū)灰霾高發(fā)時(shí)期。金均等［13］通過(guò)研究杭州市灰霾天氣的基本特征，發(fā)現(xiàn)杭州市灰霾天數(shù)冬春季明顯高于夏秋季;張立多等［14］在探討灰霾天氣對(duì)廈門市能見(jiàn)度影響的研究中發(fā)現(xiàn)，灰霾多發(fā)生在秋冬季，1月份最多，7月份最少;同時(shí)Tan等［15］對(duì)廣州市冬夏兩次灰霾事件的顆粒物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兩次灰霾期間PM10對(duì)總懸浮顆粒物 (TSP)的貢獻(xiàn)率不同，冬季PM10所占TSP比例也高于夏季。綜上所述，我國(guó)冬季灰霾的發(fā)生頻率較高，可能是冬季由于較低的相對(duì)濕度、較高的顆粒物質(zhì)量濃度與其他氣象因素等決定，秋季和冬季主要受大陸高壓系統(tǒng)控制，大氣層結(jié)穩(wěn)定，逆溫出現(xiàn)頻率高，污染物擴(kuò)散條件差。而夏季灰霾出現(xiàn)的幾率較低，可能正好與夏季相對(duì)濕度偏高有關(guān)。在較高的相對(duì)濕度下，細(xì)粒子相互碰轉(zhuǎn)化成粗粒子，最終沉降而使得灰霾發(fā)生的幾率降低，同時(shí)夏季也是降雨的高發(fā)季節(jié)，雨水的沖刷對(duì)于空氣的清潔也是有利的條件。

2.2 灰霾期間氣溶膠對(duì)能見(jiàn)度的影響

大氣能見(jiàn)度的變化可以間接反映大氣污染狀況，能見(jiàn)度越高說(shuō)明空氣越潔凈。而大氣能見(jiàn)度降低是氣象因素和空氣污染共同作用的結(jié)果，除部分氣象因素外，能見(jiàn)度的降低主要是由于大氣污染物的積累造成的，尤其是大氣氣溶膠顆粒對(duì)可見(jiàn)光吸收和散射所產(chǎn)生的消光作用所致。張新玲等［16］對(duì)比了1993年和2002年觀測(cè)期間的南京大氣環(huán)境質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)TSP的質(zhì)量濃度無(wú)明顯差異，但顆粒物總數(shù)顯著增加，從而可以看出TSP中細(xì)顆粒物所占比例有所增加，會(huì)為能見(jiàn)度惡化及灰霾天氣形成提供了有利條件;Kim等［17］觀測(cè)了2004年韓國(guó)光州城區(qū)和遠(yuǎn)郊出現(xiàn)灰霾天氣的污染特征，認(rèn)為氣溶膠顆粒物產(chǎn)生的二次污染物對(duì)消光的貢獻(xiàn)最大，這與Shen等對(duì)西安市大氣環(huán)境研究的結(jié)果有相似之處。Shen［18］在文中指出:能見(jiàn)度與 PM2.5質(zhì)量濃度有好的相關(guān)性，灰霾中的二次污染物不僅是PM2.5的主要產(chǎn)生來(lái)源，也是氣溶膠中細(xì)顆粒物濃度升高的主要因素。因此，大氣能見(jiàn)度的變化與氣溶膠細(xì)粒子 (如PM2.5等)污染有十分密切關(guān)系，能見(jiàn)度降低的主要原因是由于氣溶膠顆粒物對(duì)光的散射，而其中細(xì)顆粒物與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相近，對(duì)于光的散射有明顯作用，從而對(duì)能見(jiàn)度也起抑制作用。同時(shí)能見(jiàn)度也是普通老百姓對(duì)空氣質(zhì)量的一個(gè)最直觀的感受，因此能見(jiàn)度是當(dāng)前大氣測(cè)量的重要指標(biāo)。

2.3 氣溶膠質(zhì)量譜分布的觀測(cè)研究

氣溶膠粒子譜分布是通過(guò)計(jì)算氣溶膠粒子的輻射強(qiáng)迫和研究氣溶膠的氣候效應(yīng)基本參數(shù)的輸入，因此不同類型的氣溶膠也具有不同的粒度分布特征，而大氣氣溶膠顆粒的數(shù)濃度以及質(zhì)量濃度不僅影響著大氣的能見(jiàn)度，達(dá)到一定程度后還會(huì)危害人類健康，因此氣溶膠質(zhì)量的譜分布是氣溶膠重要的性質(zhì)之一，質(zhì)量譜分布描述了不同粒徑下的數(shù)濃度分布特征。Zhang等［19］對(duì)1999年北京氣溶膠譜分布進(jìn)行了觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)峰值主要存在于0.5～0.7μm之間，同時(shí)得出當(dāng)相對(duì)濕度大于75%時(shí)，氣溶膠質(zhì)量譜分布數(shù)濃度與相對(duì)濕度正向相關(guān)，而當(dāng)相對(duì)濕度小于75%時(shí)，兩者反向相關(guān);胡敏等［20］選取了2004年7月中一次3種連續(xù)不同天氣條件 (高溫悶熱晚、日間高溫高濕和雨后清潔)，測(cè)量了顆粒物的質(zhì)量濃度分布，結(jié)果表明細(xì)粒子質(zhì)量濃度占到PM10的68%，50～100nm粒徑處顆粒物的數(shù)濃度最高。Yang等［21］分析了南京市2007年發(fā)生的一次灰霾事件中細(xì)顆粒物的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)灰霾中PM2.5的平均質(zhì)量濃度是非灰霾天氣的1.19倍，此次灰霾中PM2.5污染比非灰霾期間嚴(yán)重得多，而且所有PM2.5日平均濃度均超過(guò) EPA(Environmental Protection Agency)的最低標(biāo)準(zhǔn)。由上述研究可以得出，氣溶膠質(zhì)量譜中偏重于細(xì)顆粒物，且細(xì)顆粒物占到總質(zhì)量濃度中的絕大多數(shù)，灰霾期間細(xì)顆粒物所帶來(lái)的污染嚴(yán)重，同時(shí)大氣氣溶膠顆粒物導(dǎo)致能見(jiàn)度降低的主要貢獻(xiàn)來(lái)自于細(xì)顆粒物;然而細(xì)顆粒物不僅是誘發(fā)灰霾的原因之一，同時(shí)也是灰霾期間影響大氣氣溶膠光學(xué)特性的主要因素。

2.4 氣溶膠光學(xué)厚度與Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)的變化

氣溶膠光學(xué)厚度 (aerosol optical depth，AOD)是衡量氣溶膠粒子對(duì)太陽(yáng)輻射衰減強(qiáng)弱能力的重要參數(shù)，而Angstrom波長(zhǎng)指數(shù) (α)是一個(gè)用來(lái)衡量氣溶膠粒子大小的重要光學(xué)參數(shù)，兩個(gè)參數(shù)都是在不同的波長(zhǎng)條件下測(cè)量出來(lái)的結(jié)果，都是和粒徑大小有關(guān)的光學(xué)參數(shù)。氣溶膠光學(xué)厚度 (AOD)和Angstrom波長(zhǎng)指數(shù) (α)是氣溶膠光學(xué)特征2個(gè)基本的光學(xué)參數(shù)，也是研究氣候變化的關(guān)鍵因素。AOD不僅能反映整層大氣柱的氣溶膠含量，而且成為評(píng)價(jià)大氣污染的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，AOD值越小，大氣越清潔;反之，大氣越渾濁。而Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)其值越大，說(shuō)明粒子越小，反之亦然。對(duì)于分子而言，α最大可達(dá)到4。而粗粒子的α可以低至零或負(fù)值。

氣溶膠光學(xué)厚度的測(cè)量取決于溫度，濕度，風(fēng)速等因素，因此季節(jié)、氣候等因素對(duì)于氣溶膠光學(xué)厚度與Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)的測(cè)量顯得尤其重要。Xia［22］等分析了2001年3月至5月和2002年4月至2004年10月北京的氣溶膠光學(xué)特征，其中包括氣溶膠光學(xué)厚度等光學(xué)特性。觀測(cè)結(jié)果表明北京的光學(xué)厚度從1月至6月逐漸增加，夏季的光學(xué)厚度分別是秋季的2倍，冬季的3倍和春季的4倍;Yu等［23］統(tǒng)計(jì)了2002年至2007年AERONET北京站點(diǎn)觀測(cè)的氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的變化，總結(jié)了四季光學(xué)性質(zhì)的差異，其中光學(xué)厚度在春季 (3月～5月)和夏季 (6月～8月)出現(xiàn)高值，Angstrom指數(shù)在夏季最高，春季最低。研究認(rèn)為，春季沙塵和人類排放污染的影響是春夏的AOD與α值增加的主要原因。

灰霾天氣發(fā)生時(shí)穩(wěn)定的天氣形勢(shì)十分有利于顆粒物的積累，同時(shí)對(duì)太陽(yáng)輻射衰減加劇，從而影響氣溶膠光學(xué)厚度與Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)。于興娜等［24］利用2002年～2008年AERONET資料分析了北京灰霾天氣期間氣溶膠光學(xué)厚度，Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)等氣溶膠光學(xué)特性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)北京灰霾天氣時(shí)平均Angstrom波長(zhǎng)指數(shù)是沙塵源區(qū)的2倍多，發(fā)現(xiàn)氣溶膠中細(xì)污染粒子是能見(jiàn)度降低的主要原因;同時(shí)發(fā)現(xiàn)灰霾天氣條件下氣溶膠光學(xué)厚度隨波長(zhǎng)的增大而減小，說(shuō)明灰霾期間氣溶膠粒子對(duì)太陽(yáng)光的衰減具有波長(zhǎng)選擇性。

2.5 散射、吸收系數(shù)與單次散射反照率的變化

氣溶膠粒子的單次散射反照率 (single scattering albedo，SSA，ω)是反映氣溶膠粒子散射所占總消光比例的重要光學(xué)參數(shù)之一，同時(shí)也是評(píng)估氣溶膠氣候效應(yīng)的關(guān)鍵變量之一。對(duì)于氣溶膠單次散射反照率有多種獲取方法，而其中最為直接的方法就是通過(guò)測(cè)量氣溶膠散射系數(shù)與吸收系數(shù)或消光系數(shù)進(jìn)行。散射系數(shù)與消光系數(shù)的比值就是實(shí)時(shí)的單次散射反照率，因此散射、吸收系數(shù)是單次散射率的直接表現(xiàn)。

2.5.1 季節(jié)變化對(duì)于單次散射反照率的影響

單次散射反照率決定了氣溶膠對(duì)輻射強(qiáng)迫的正、負(fù)效應(yīng)，其微小變化會(huì)對(duì)輻射強(qiáng)迫計(jì)算產(chǎn)生較大影響。Li等［25］2004年9月～2005年9月在北京的香河縣對(duì)單次散射反照率的觀測(cè)進(jìn)行了分析，其結(jié)果顯示出香河區(qū)域經(jīng)常被一層厚厚的霾所覆蓋，觀測(cè)期間的單次散射反照率年平均值較高，雖然季節(jié)對(duì)于單次散射反照率的變化不太明顯，但是日與日之間的變化非常顯著。Xia等［26］通過(guò)反演了2005年9月～2006年8月太湖市的單次散射反照率，結(jié)果同樣顯示出，單次散射反照率的年平均值較高，雖然季節(jié)規(guī)律性變化不夠明顯 (冬季出現(xiàn)的較小值與夏季出現(xiàn)的較大的值差距不明顯)，但是單次散射反照率日與日之間的變化非常顯著。綜上所述，雖然單次散射反照率的季節(jié)變化不夠明顯，但是日間的變化顯著，可能由于較大的光學(xué)厚度和光強(qiáng)吸收，產(chǎn)生了較大的地面輻射效應(yīng)和相對(duì)較小的大氣層頂?shù)妮椛湫?yīng);同時(shí)影響單次散射反照率的因素有很多，在多種因素相互作用下說(shuō)反應(yīng)出來(lái)的季節(jié)變化不夠明顯，而連續(xù)幾天的觀測(cè)中，變化與影響因素較少，因此日間變化明顯。

灰霾天氣一部分來(lái)源于人為排放的氣溶膠顆粒物，另外一部分來(lái)自于大氣化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的二次氣溶膠顆粒?；姻蔡鞖獗l(fā)時(shí)二次氣溶膠含量增加，對(duì)單次反照率有直接影響。顏鵬等［27］通過(guò)在2004年秋冬季 (9～12月)北京上甸子大氣本底監(jiān)測(cè)站的4次灰霾天氣過(guò)程，觀測(cè)了大氣氣溶膠的散射和吸收系數(shù)。發(fā)現(xiàn)灰霾天氣對(duì)該地區(qū)的氣溶膠光學(xué)特性影響很大，4次灰霾天氣影響的時(shí)段中，單次散射反照率均高于灰霾過(guò)后的清潔時(shí)段值，從中可以發(fā)現(xiàn)灰霾天氣對(duì)氣溶膠累積和生成起重要作用，因此在灰霾天氣時(shí)，二次氣溶膠的產(chǎn)生對(duì)消光的貢獻(xiàn)大大增加，從而間接影響了單次散射反照率的數(shù)值。由此可見(jiàn)灰霾天氣期間ω增大主要與灰霾天氣影響下氣溶膠中散射性氣溶膠及二次氣溶膠含量增加有關(guān)。

2.5.2 霧霾天氣對(duì)散射、吸收系數(shù)與單次反照率的影響

大氣氣溶膠的氣候效應(yīng)十分復(fù)雜，氣溶膠粒子會(huì)削弱 (吸收和散射)太陽(yáng)輻射，因此細(xì)粒子的吸收與散射作用是氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)之一，它反映了氣溶膠對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊懪c氣溶膠對(duì)消光效應(yīng)的一個(gè)直觀反映。氣溶膠粒子的成分、粒徑大小、濃度等因素直接影響著總消光數(shù)，從而間接影響到單次散射反照率的大小。Bergin等［28］在1999年6月10日～16日在北京奧林匹克中心觀測(cè)站進(jìn)行了短期觀測(cè)，在相對(duì)濕度小于40%的情況下，散射系數(shù)的高值與PM2.5質(zhì)量濃度具有很好的一致性;在這段觀測(cè)期間內(nèi)，散射系數(shù)和單次散射反照率早晨高，夜間低;顏鵬等［27］發(fā)現(xiàn)，由于灰霾天氣的影響，北京上甸子大氣本底污染監(jiān)測(cè)站測(cè)量到了較高的氣溶膠散射系數(shù)和吸收系數(shù)，此時(shí)的單次散射反照率也要明顯大于非灰霾時(shí)期;He等［29］在北京大學(xué)物理樓于2005年1月～2006年12月相對(duì)濕度小于60%時(shí)的單次散射反照率進(jìn)行了2年的長(zhǎng)期觀測(cè)，研究表明吸收系數(shù)呈現(xiàn)明顯的日變化，其中最小值出現(xiàn)在午后的14:00～15:00，最大值出現(xiàn)在午夜;散射系數(shù)高峰出現(xiàn)在上午10時(shí)左右，低值出現(xiàn)在夜晚;Garland等［30］在2006年8月1日～9月16日期間，觀測(cè)了北京南部的榆堡鎮(zhèn)散射和吸收系數(shù)，觀測(cè)表明在17時(shí)至20時(shí)之間，吸收系數(shù)有很大增強(qiáng)，單次散射反照率可達(dá)最低，這可能和交通排放有關(guān);于興娜［24］等研究表明，在任一光學(xué)厚度情況下，灰霾天氣期間單次散射反照率與波長(zhǎng)呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì);在波長(zhǎng)675nm時(shí)的單次散射反照率達(dá)到最大，而在波長(zhǎng)440nm時(shí)平均 ω為0.89，近似于 MexicoCity［31］、Kanpur［32］的研究值，但低于北京上甸子灰霾期間的平均 ω［9］;徐政等［33］觀測(cè)濟(jì)南秋季灰霾天氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射系數(shù)與吸收系數(shù)均比非霾天氣高出近3倍，單次散射反照率也高于非灰霾天，氣溶膠光學(xué)厚度高于非灰霾天氣2倍以上;柯宗建等［34］研究表明，散射系數(shù)與PM2.5質(zhì)量濃度存在著一定的相關(guān)性，一般氣溶膠質(zhì)量濃度大，其散射系數(shù)相應(yīng)較大;對(duì)于單位質(zhì)量濃度的氣溶膠，細(xì)粒子的散射作用明顯大于粗粒子。綜上所述，大氣氣溶膠散射系數(shù)在一天內(nèi)呈現(xiàn)白天高，夜間低的變化趨勢(shì)，而吸收系數(shù)則剛好相反;同時(shí)氣溶膠散射、吸收系數(shù)均與細(xì)顆粒物 (如PM2.5)質(zhì)量濃度有較好的相關(guān)性，與細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的小時(shí)平均值的變化趨勢(shì)也非常相似，基本上會(huì)表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。

3 結(jié)論

由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模迅速擴(kuò)大和城市化進(jìn)程加快，大氣氣溶膠污染日趨嚴(yán)重，灰霾是以細(xì)顆粒物 (主要是PM1和PM2.5)為載體，因氣象要素和污染因素共同作用而產(chǎn)生的一種危害性天氣現(xiàn)象?；姻驳念l繁發(fā)生不僅會(huì)對(duì)交通安全造成嚴(yán)重影響，而且還會(huì)對(duì)人的身心健康產(chǎn)生危害。通過(guò)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的綜述，可以得到以下結(jié)論:

(1)由于較高PM2.5質(zhì)量濃度和低相對(duì)濕度是引起灰霾天氣的原因之一，灰霾天氣多發(fā)生在冬季，夏季灰霾出現(xiàn)的幾率較低。

(2)大氣氣溶膠顆粒物能降低能見(jiàn)度主要貢獻(xiàn)來(lái)自于細(xì)顆粒物，能見(jiàn)度降低的主要原因是由于氣溶膠對(duì)光的散射，而其中細(xì)顆粒物與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)類似，對(duì)于光的散射有明顯作用，從而對(duì)能見(jiàn)度也起抑制作用。

(3)灰霾天氣發(fā)生時(shí)穩(wěn)定的天氣形勢(shì)十分有利于顆粒物積累，灰霾天氣條件下氣溶膠光學(xué)厚度隨波長(zhǎng)增大而減大，說(shuō)明污染事件期間氣溶膠粒子對(duì)太陽(yáng)光的衰減具有一定的波長(zhǎng)選擇性。

(4)在灰霾天氣時(shí)，二次氣溶膠的產(chǎn)生對(duì)消光的貢獻(xiàn)大大增加，ω增大主要與灰霾天氣影響下氣溶膠中散射性氣溶膠及二次氣溶膠含量增加有關(guān);同時(shí)大氣氣溶膠散射系數(shù)和吸收系數(shù)均與PM2.5質(zhì)量濃度均較好的相關(guān)性;氣溶膠散射系數(shù)與PM2.5質(zhì)量濃度小時(shí)平均值的變化趨勢(shì)也非常相似，基本上表現(xiàn)出同位相變化。

［1］王體健，李 樹(shù)，劉 麗，鄧君俊，莊炳亮.大氣棕色云和區(qū)域氣候變化［J］.氣候變化研究進(jìn)展，2010，(3):230-232.

［2］任麗紅，陳建華，王 瑋，孟 凡，楊小陽(yáng)，張仁健.大氣棕色云的國(guó)內(nèi)外研究狀況及進(jìn)展［A］.中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)氣溶膠專業(yè)委員會(huì)、國(guó)際空氣與廢棄物管理學(xué)會(huì)(A＆WMA)中國(guó)分會(huì)、臺(tái)灣氣溶膠學(xué)會(huì).第七屆海峽兩岸氣膠技術(shù)研討會(huì)暨第二屆空氣污染技術(shù)研討會(huì)論文摘要集［C］.中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)氣溶膠專業(yè)委員會(huì)、國(guó)際空氣與廢棄物管理學(xué)會(huì)(A＆WMA)中國(guó)分會(huì)、臺(tái)灣氣溶膠學(xué)會(huì)，2010.3.

［3］王文林.試論中國(guó)灰霾天氣的成因、危害及控制治理［J］.綠色科技，2013，(4):153-154.

［4］李 綏，朱 蕾，石鐵矛，王 煒.城市街區(qū)可吸入顆粒物污染防治規(guī)劃策略［J］.城市發(fā)展研究，2014，(1):42-45.

［5］燕 麗，汪旭穎，賀晉瑜.城市PM_(2.5)年均濃度達(dá)標(biāo)策略研究［J］.中國(guó)人口.資源與環(huán)境，2014，(S3):114-116.

［6］防控霧霾將成我國(guó)未來(lái)重要戰(zhàn)略任務(wù)之一［J］.綠色建筑，2014，(1):1.

［7］吳國(guó)平，胡 偉，滕恩江，等.我國(guó)四城市空氣中 PM2.5和PM10的污染水平［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1999，19(2):133-137.

［8］吳 兌，鄧雪嬌，畢雪巖，等.細(xì)粒子污染形成灰霾天氣導(dǎo)致廣州地區(qū)能見(jiàn)度下降［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2007，23(1):1-6.

［9］盛立芳，梁衛(wèi)芳，屈文軍，等.海霧過(guò)程中大氣氣溶膠譜變化及消光作用［J］.中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，41(6):1-8.

［10］閔 敏，王普才，宗雪梅，等.灰霾過(guò)程中的氣溶膠特性觀測(cè)研究［J］.氣候與環(huán)境研究，2009，14(2):153-160.

［11］焦 艷.上海城區(qū)大氣PM2.5濃度及氣溶膠光學(xué)特性的觀測(cè)研究［D］.青島:中國(guó)海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.

［12］Li J，Zhuang G，Huang K，et al.The chemistry of heavy haze over Urumqi，Central Asia ［J］.Journal of Atmospheric Chemistry，2009，61(1):57-72.

［13］金 均，吳 建，蔡菊珍，等.杭州市灰霾天氣基本特征及成因分析［J］.環(huán)境污染與防治，2010，32(5):61-63，67.

［14］張立多，葉文健，陳德花，等.灰霾天氣對(duì)廈門市城市能見(jiàn)度影響問(wèn)題初探［J］.氣象研究與應(yīng)用，2007，28(2):149-150.

［15］Tan J H，Duan J C，Chen D H，et al.Chemical characteristics of haze during summer and winter in Guangzhou［J］.Atmospheric Research(in Chinese)，2009，94(2):238-245.

［16］張新玲，張利民，李子華.南京市可吸入顆粒物數(shù)濃度變化及尺度分布［J］.江蘇環(huán)境科技，2003，16(4):33-34.

［17］Kim K W，Kim Y J and Bang S Y.Summer time haze characteristics of the urban atmosphere of Gwangju and the rural atmosphere of Anmyon，Korea［J］.Environ Monit Assess，2008，141(1-3):189-99.

［18］Shen Z，Cao J，Arimoto R，et al.Ionic composition of TSP and PM2.5during dust storms and air pollution episodes at Xi＇an，China［J］.Atmospheric Environment，2009，43(18):2911-2918.

［19］Zhang Y，Shao K，Tang X.The study of urban photochemical smog pollution in China［J］.ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis，1998，34:392-400.

［20］胡 敏，劉 尚，吳志軍，等.北京夏季高溫高濕和降水過(guò)程對(duì)大氣顆粒物譜分布的影響［J］.環(huán)境科學(xué)，2006，27(11):2293-2298.

［21］Yang W F，Yin Y，Chen K.The characteristics and source of elemental composition in fine particles during haze days in autumn in Nanjing［C］.2009International Conference on Environmental Science and Information Application Technology.2009，128-131.

［22］Xia X A，Chen H B，Wang P C，et al.Holben.Variation of column-integrated aerosol properties in a Chinese urban region［J］.Journal of Geophysical Research，2006，111(D5).

［23］Yu X，Zhu B，Zhang M.Seasonal variability of aerosol optical properties over Beijing［J］.Atmospheric Environment，2009，43(26):4095-4101.

［24］于興娜，李新妹，登增然登，等.北京霧霾天氣期間氣溶膠光學(xué)特性［J］.環(huán)境科學(xué)，2012，33(4):1057-1062.

［25］Li Z，Xia X，Cribb M，et al.Aerosol optical properties and their radiative effects in northern China［J］.Journal of Geophysical Research，2007，112(D22).

［26］Xia X，Li Z，Holben B，et al.Aerosol optical properties and radiative effects in the Yangtze Delta region of China［J］.Journal of Geophysical Research，2007，112(D22).

［27］顏 鵬，劉桂清，周秀驥，等.上甸子秋冬季霧霾期間氣溶膠光學(xué)特性［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2010，21(3):257-265.

［28］Bergin M H，Cass G R，Xu J，et al.Aerosol radiative，physical，and chemical properties in Beijing during June 1999［J］.Journal of Geophysical Research，2001，106(D16):17969-17980.

［29］He X，Li C C，Lau A K H，et al.An intensive study of aerosol optical properties in Beijing urban area［J］.Atmospheric Chemistry and Physics，2009，9:8903-8915.

［30］Garland R M，Schmid O，Nowak A，et al.Aerosol optical properties observed during Campaign of Air Quality Research in Beijing 2006(CAREBeijing-2006):Characteristic differences between the inflow and outflow of Beijing city air［J］.Journal of Geophysical Research，2009，114.

［31］Dubovik O，Holben B，Eck T F，et al.Variability of absorption and optical properties of key aerosol types observed in worldwide locations［J］.Journal of the Atmospheric Sciences，2002，59(3):590-608.

［32］Singh R P.Variability of aerosol parameters over Kanpur，northern India［J］.Journal of Geophysical Research，2004，109(D23).

［33］徐 政，李衛(wèi)軍，于陽(yáng)春，等.濟(jì)南秋季霾與非霾天氣下氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的觀測(cè)［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2011，31(4):546-552.

［34］柯宗建，湯 潔.北京上甸子秋冬季大氣氣溶膠的散射特征［J］.大氣科學(xué)，2007，31(3):553-559.