西安市兩次霧霾期間氣象要素和氣溶膠特性分析

楊文峰,李星敏,陳　闖,劉瑞芳,杜川利（.陜西省氣象局,陜西 西安 7004；.陜西省氣象科學研究所,陜西 西安 7004；.陜西省氣象臺,陜西 西安 7004）

西安市兩次霧霾期間氣象要素和氣溶膠特性分析

楊文峰1,李星敏2*,陳闖2,劉瑞芳3,杜川利2（1.陜西省氣象局,陜西 西安 710014；2.陜西省氣象科學研究所,陜西 西安 710014；3.陜西省氣象臺,陜西 西安 710014）

利用氣象要素和氣溶膠觀測資料,分析了西安市2013年12月17～25日、2014年2月20～26日兩次霧霾過程的氣象要素風、溫、濕變化,氣溶膠質(zhì)量濃度、粒子譜分布及散射系數(shù)的變化及其在霧霾天氣的形成、發(fā)展、維持與變化中的作用.結果表明：APS觀測的粒子譜變化表明,霧霾過程中,粒徑在0.5～0.835μm之間的粒子的數(shù)濃度增加最明顯,霧霾后,＜2μm和＞3.5μm粒子的數(shù)濃度下降顯著；SMPS觀測的粒子譜變化表明,霾過程中細粒子的數(shù)濃度主要集中在30～300nm,且具有明顯的日變化特征,08：00～14：00、18：00～02：00為數(shù)濃度的大值時段,細粒子段污染物濃度的增加主要是由粒徑大于140nm以上的粒子引起的.散射系數(shù)的增加與粒徑小于1.0μm粒子的數(shù)濃度增加有關,也是霧霾期間能見度惡化的重要原因之一.

霧霾；氣溶膠；粒子譜

近年來,我國頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣給人們的生產(chǎn)生活帶來了很大影響,僅2013年1月的霧霾事件造成的全國交通和健康的直接經(jīng)濟損失就約為230億元［1］.

霧霾發(fā)生的主要原因是嚴重的氣溶膠污染,氣象條件對霧霾的形成、分布、維持與消散起著顯著作用,當氣象條件不利于污染物擴散,污染物積聚到一定程度,就會引起霧霾［2-3］.近幾年有關氣象條件對霧霾的影響已有不少研究.張人禾等［4］分析了2013年1月中國東部持續(xù)性強霧霾天氣產(chǎn)生的氣象條件,認為熱力作用和動力作用對這次霧霾天氣過程均具有重要貢獻,并且貢獻程度大致相當.曹偉華等［5］對北京 2009年 11月3～8日的持續(xù)性霧霾過程的分析表明,邊界層逆溫、相對濕度和PM2.5濃度是霧霾形成的主要因子.馮靜［6］對鄭州2013年1～2月霧、霾出現(xiàn)與逆溫層的統(tǒng)計表明,當有霧時,高空一定有逆溫層存在；但有霾時,不一定有逆溫層,有逆溫也不一定有霾.張小玲等［7］對2013年1月27～31日中國華北平原霧霾天氣的數(shù)值分析表明,高空以平直緯向環(huán)流為主,地面風速小、相對濕度較大,不利于污染物擴散和稀釋；邊界層內(nèi)穩(wěn)定、高濕的氣象條件對PM2.5質(zhì)量濃度的形成、積聚和維持較有利.張恒德等［8］從環(huán)流背景、垂直運動、相對濕度以及低層逆溫層等方面對華東地區(qū)一次大范圍霧過程進行了診斷分析,在中高緯處于緯向型環(huán)流背景下,西風氣流平直,不利于冷空氣南下影響我國中東部地區(qū),華東地區(qū)基本上處于地面高壓內(nèi)的均壓場中,氣壓梯度力小,近地面風速小,有利于霧的形成和維持.

霧霾發(fā)生時氣溶膠的光學物理特性會有明顯變化.顏鵬等［9］分析了北京市上甸子秋冬季霧霾期間散射系數(shù)、吸收系數(shù)和單次散射反照率的變化特征,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)氣溶膠光學特性受天氣過程的影響很大,霧霾天氣有利于氣溶膠的累積和生成；姚青等［10］分析了天津2013年1～2月霧霾天氣下顆粒物質(zhì)量濃度分布與散射、吸收以及光學厚度的變化特點,表明氣溶膠粒子的吸濕增長有助于降低能見度；袁亮等［11］等對黃山夏季氣溶膠光學特性開展觀測分析,結果表明,黃山光明頂氣溶膠消光作用以散射為主,邊界層活動是影響光明頂氣溶膠光學性質(zhì)日變化的主要因素；王靜等［12］分析了南京一次典型霧霾天氣氣溶膠光學特性,表明霧霾影響期間粗粒子模態(tài)的體積濃度是發(fā)生前的 2.5倍,細粒子濃度也比發(fā)生前增長了90%.

陜西西安位于關中地區(qū)中部,關中北部是陜北黃土高原、南部為陜南秦巴山地,關中地區(qū)屬簸箕型盆地,不利于污染物擴散,氣溶膠光學厚度值常年高于周邊地區(qū)［13］.以西安為中心的關中城市群是陜西省經(jīng)濟的核心區(qū)域,也是國家重點區(qū)域大氣污染防治規(guī)劃中的重點城市群.西安市是全國大氣污染重點監(jiān)測城市,對西安市及周邊霧霾也有不少研究［14-16］,這些研究多集中在霧霾的時空分布特征、影響因子及成因分析,而對氣溶膠特性的研究則較少.本文選取西安市近年來一次嚴重的霧霾過程（2013年12月17～25日）和一次典型的霧霾過程（2014年2月20～26日）為研究對象,主要分析了氣象要素的變化、氣溶膠粒子譜和散射系數(shù)的變化,來了解和揭示霧霾的產(chǎn)生、發(fā)展和維持機制,為霧霾綜合治理提供參考.

1　資料與方法

1.1觀測儀器及方法

觀測儀器均為美國TSI公司生產(chǎn),空氣動力學 粒 徑 譜 儀 （Aerodynamic Particle Sizer Spectrometers,APS）,測量 0.5～20μm的顆粒物粒徑譜,包括質(zhì)量濃度、數(shù)濃度和體積濃度,設置每5min采樣1次；掃描電遷移率粒徑譜儀（Scanning Mobility Particle Sizer Model 3034,SMPS）,用于測量10～487nm的顆粒物粒徑譜,包括質(zhì)量濃度、數(shù)濃度和體積濃度,設置每5分鐘采樣1次；積分濁度儀（Integrating Nephelometer Model 3563）,測量顆粒物在紅（700nm）、綠（550nm）、藍（450nm）3個波長的總散射系數(shù)和后向散射系數(shù),設置每 5分鐘采樣1次；以上觀測數(shù)據(jù)使用時均經(jīng)過采樣狀態(tài)、氣體流量等參數(shù)進行質(zhì)量控制.

最大混合層高度的計算采用文獻［17］的方法.

1.2資料的選取

為了使分析更有代表性,選取西安市近年來嚴重的霧霾過程2013年12月17～25日和秋冬季典型的霧霾過程2014年2月20～26日來進行分析.兩次過程期間氣溶膠觀測資料取自位于西安市長安區(qū)的秦嶺大氣科學試驗基地；PM2.5和PM10質(zhì)量濃度使用西安市環(huán)境保護局13個觀測點的日平均值；能見度、相對濕度、風速、探空等氣象觀測資料,取自西安涇河氣象觀測站；西安市所轄周至、長安、高陵、臨潼、戶縣、藍田各縣（區(qū)）風速觀測資料來自當?shù)貧庀笥^測站.

1.3霧霾過程概況

2013年12月17～25日,西安市出現(xiàn)了嚴重的持續(xù)霧霾天氣, AQI指數(shù)連續(xù)8d都在400以上,其中19、22～25日達到500；PM2.5質(zhì)量濃度從12月15日的58.4μg/m3快速上升,17日達到212.2μg/m3,23～25日均超過500μg/m3；18～25日,西安市能見度都在2km以內(nèi).2014年2月20～26日西安市AQI指數(shù)均超過 200,是西安市秋冬季節(jié)典型的霧霾過程,23～25日 PM2.5質(zhì)量濃度維持在 250μg/m3左右,21～25日能見度為 5～7km；26日出現(xiàn)降水,霧霾過程結束.

2　結果與討論

2.1霧霾期間氣象要素變化特征

2.1.1最大混合層高度變化最大混合層高度反映了白天氣溶膠粒子的垂直擴散能力,最大混合層高度高,氣溶膠粒子垂直擴散的能力強,有利于降低地面顆粒物的濃度［18］.2013年12月17～25日嚴重霧霾過程中最大混合層高度基本在650m以下,最嚴重的 24、25日最大混合層高度只有300m左右（圖1）.2014年2月19～26日的霧霾過程中,最大混合層高度大部分在 1000m以下（圖略）,2月24日最大混合層高度只有586m,最大混合層高度低且變化小,有利于霧霾天氣的加強或持續(xù). 2013年12月15～28日最大混合層高度與PM2.5質(zhì)量濃度的相關系數(shù)達到-0.73,通過a=0.01的顯著性檢驗,表明最大混合層高度的變化對霧霾的生消有較好指示作用,這與文獻［18］的研究結果是一致的.

圖1　2013年12月15～28日PM2.5、PM10與涇河最大混合層高度變化Fig.1　Change of PM2.5, PM10and maximum mixed height on 15th～28th December 2013 at Jinghe

2.1.2地面風速變化2013年12月17～25日嚴重霧霾過程中,西安市區(qū)及其周邊氣象觀測站, 18～25日地面日平均風速變化范圍為：周至 0.1～0.9m/s、長安 0.7～1.8m/s、高陵 0.5～1.0m/s、臨潼 0.2～0.8m/s、藍田 0.5～1.3m/s、涇河 1.0～2.0m/s（圖2,其余圖略）、戶縣0.2～1.1m/s；2014年2月 19～26日典型霧霾過程中,西安及其周邊氣象觀測站地面風速,除涇河站日平均風速達到過2.7m/s,其余大部分都在1m/s左右（圖略）.這兩次霧霾過程,地面風速小,空氣流動緩慢,污染物不易擴散,有利于氣溶膠粒子的堆積,有利于霧霾維持和發(fā)展.

圖2　2013年12月15～28涇河日平均風速、能見度和相對濕度變化Fig.2　Change of wind speed , visibility and relative humidity on 15th～28th Dec. 2013 at Jinghe

2.1.3地面相對濕度變化2013年12月17～25日西安涇河日均相對濕度在 70%～83%之間（圖2）,2014年2月19～26日,日均相對濕度在66%～82%之間.兩次霧霾過程日均相對濕度較大.有研究表明［19］,當相對濕度增加時,親水性氣溶膠會通過吸濕增長,改變粒徑大小、形狀,從而改變粒子的消光性.相對濕度越大,氣溶膠粒子對能見度的影響越明顯［20-21］.

2.1.4地面至3000m高空溫度、濕度、風的變化從2013年12月16～26日08：00、20：00地面探空3000m以下風速、風向、溫度、濕度隨高度的變化中可以看到（圖3給出了部分日期的變化,圖中高度為距離觀測地面高度,以下分析均指此高度）,16日 08：00近地面逆溫層厚度達300m,隨著太陽輻射增強,地面增溫加快,逆溫逐漸消失,20：00近地層已沒有逆溫,但近地層風速小,770～1100m風速只有 1m/s左右,相對濕度增大,PM2.5質(zhì)量濃度從15日的58.4μg/m3上升到了96.9μg/m3；同樣17日,18日08：00,近地層均存在逆溫,且風速小,相對濕度逐步增大,有利于親水性氣溶膠的吸濕增長；19日08：00近地面仍有逆溫,厚度約 200m,高濕度層擴展到 2200m左右,20：00近地面800m以下相對濕度維持75%左右,溫度隨高度的變化很小,2500m以下的溫度直減率為-0.26℃/100m,溫度層結穩(wěn)定,污染進一步加重,PM2.5質(zhì)量濃度達到 423.7μg/m3；21日08：00,400m以下溫度層結穩(wěn)定,且在200～ 400m出現(xiàn)逆溫,但近地面風速大,相對濕度減小,PM2.5質(zhì)量濃度比 20日略有減小,但污染持續(xù)； 23日08：00、20：00近地面均存在逆溫,溫度層結穩(wěn)定,距地面2000m以下相對濕度為60%～87%,500米以下風速不到 2m/s,污染物累積,PM2.5質(zhì)量濃度增加到了512μg/m3；從25日20：00的探空廓線上可以看出,近地面濕度隨高度快速減小,距離地面200m以上,濕度已降到40%.26日隨著冷空氣的到來,08：00地面風速達3m/s以上,大氣層結變?yōu)椴环€(wěn)定,空氣垂直擴散增強,近地面相對濕度在30%以下,地面 PM2.5濃度降到了 110.6μg/m3；持續(xù)了近10d的霾天氣終于結束,地面能見度達到了15km.

圖3　2013年12月19、21、23、26日08：00、20：00涇河地面探空3000m以下風速、風向、溫度、濕度隨高度的變化Fig.3　Wind speed and direction, temperature and relative humidity variation under 3000m measured by sounding on 19th, 21th, 23th, 26th Dec. 2013 at Jinghe

2014年2月19～25日08：00、20：00地面探空3000m以下風速、風向、溫度、濕度隨高度的變化中可以看到（圖 4）,19日 20：00地面至2500m濕度在44%以下,20日08：00,1200m以下相對濕度增大到 60%以上,有利于親水性氣溶膠吸濕增長,700m以下出現(xiàn)弱的逆溫,污染物不易擴散,20：00,700m以上相對濕度達到 65%～89%, 500m以內(nèi)風速小于5m/s,近地層只有1～2m/s.21 日08：00地面至2500m相對濕度都在70%以上,而且溫度層結穩(wěn)定,20：00,1000以下風速在1～3m/s,近地面風速較小,地面污染加重.22日濕度依然較高,地面觀測顯示有霧,08：00,近地面有逆溫存在,700m以下風速只有1～2m/s.23日08：00絕大部分高度相對濕度在 80%以上,有的高度達到90%,近地層溫度層結穩(wěn)定,20：00近地面相對濕度維持在60%以上,雖然1100m以下溫度直減率增大,溫度層結穩(wěn)定性減弱,但2000m以下溫度層結仍為穩(wěn)定,不利于垂直交換的發(fā)展.24日與23日相比變化不大,污染繼續(xù).25日20：00,1000m以下濕度開始減小, 500m以下溫度直減率增大為-0.65℃/100m,溫度層結向不穩(wěn)定轉變,有利于污染物擴散,污染開始減小.26日08：00、20：00溫度層結總體為不穩(wěn)定,高層也沒有出現(xiàn)等溫層或逆溫層,空氣垂直擴散增強,地面 PM2.5濃度降到了150μg/m3.27日PM2.5質(zhì)量濃度降到74μg/m3,14：00地面能見度達到15km,霧霾過程結束.

圖4　2014年2月20、21、23、26日08：00、20：00涇河地面探空3000m以下風速、風向、溫度、濕度隨高度的變化Fig.4　Wind speed and direction, temperature and relative humidity variation under 3000m measured by sounding on 20th, 21th, 23th, 26th Feb. 2014 at Jinghe

上述兩次霧霾過程共同的特點是,近地面相對濕度都在 60%以上,有逆溫出現(xiàn)或溫度層結穩(wěn)定,風速小等.相對濕度大,水汽多,使得大氣熱效率降低,不僅有利于穩(wěn)定層結的維持,而且有利于親水性氣溶膠吸濕增長；有逆溫層或溫度層結穩(wěn)定,地面產(chǎn)生的氣溶膠被限制到低層,阻止了污染物的垂直擴散,使能見度變差,空氣質(zhì)量惡化,這與相關研究［22］中溫度層結與氣溶膠堆積有很好的相關性是一致的；風速小,空氣流動性差,污染物難以擴散,有利于霧霾的穩(wěn)定發(fā)展與維持.

2.2霧霾期間氣溶膠物理光學特性

統(tǒng)計分析表明,2013年12月17～25日的嚴重霧霾過程中,PM2.5占PM10的比例在57%～74%之間,尤其是污染嚴重的19～25日PM2.5占PM10的比例在70%以上；同樣2014年2月19～26日的典型霧霾過程中,在霧霾較重的 21～25日,PM2.5占PM10的比例在65%～74%之間.

2.2.1粒子譜變化（1）SMPS監(jiān)測的10～487nm的細粒子變化

圖5　2013年12月16、19、23、27日SMPS監(jiān)測的日平均粒子譜Fig.5　Daily mean aerosol number concentration as a function of particle size measured by the SMPS on16th, 19th, 23th, 27th Dec. 2013

2013年12月17～25日的嚴重霧霾過程中, 從SMPS監(jiān)測的10～487nm的細粒子在霧霾過程日平均粒子譜的變化發(fā)現(xiàn),霧霾過程中日平均粒子譜的拋物線形狀較霧霾前后有明顯變化,粒徑大于150nm的粒子的數(shù)目明顯大于霧霾前和霧霾后,圖5給出了霧霾前（16日）、發(fā)展（19日）、加重（23日）以及霧霾過程結束（27日）的日平均數(shù)濃度粒徑譜圖,可以看出：從16日到19日、23 日AQI從99增大到了500,但小于500nm的數(shù)濃度的峰值一直在 100nm附近,19日和 23日100～200nm的粒子的數(shù)濃度也明顯大于16日該粒徑段的粒子的數(shù)目；特別值得注意的是 27日,霾過程結束,小于500nm粒子的數(shù)濃度的峰值仍然在100nm附近,且峰值并沒有比污染較重的23日低很多,只是粒徑大于150nm的粒子明顯少于19和 23日.說明霧霾過程中細粒子的增多主要與大于 150nm的粒子數(shù)濃度的增大有關.從17～25日SMPS監(jiān)測的10～487nm的數(shù)濃度粒徑譜日變化的平均值圖來看（圖6）,100nm左右細粒子數(shù)濃度最大,大值時段主要出現(xiàn)在 08：00～13：00、18：00～02：00,而14：00～18：00、02：00～08：00細粒子數(shù)濃度相對較低,02：00～08：00可能與人類的活動少有關,14：00～18：00可能與午后空氣垂直對流增強,有利于污染物擴散有關.

圖6　2013年12月17～25日SMPS監(jiān)測的數(shù)濃度粒徑譜日變化Fig.6　Daily variation of mean aerosol number concentration as a function of particle size measured by the SMPS on 17th～25th Dec. 2013

2014年2月19～25日的霧霾過程中,SMPS觀測的10～487nm的數(shù)濃度粒徑譜的變化來看,粒子的數(shù)濃度主要集中在 30～300nm；小于500nm的數(shù)濃度粒徑譜的日變化（圖略）中,細粒子數(shù)濃度的大值時段主要出現(xiàn)在 08：00～14：00、18：00～02：00,而 14：00～18：00和 02：00～08：00數(shù)濃度相對較低,這與2013年12月17～25日 SMPS的日變化相似,只是濃度遠低于2013年12月的那次過程.

2014年2月19～27日SMPS監(jiān)測的日平均數(shù)濃度粒徑譜圖（圖7,圖中給出了25日霾嚴重時19日和27日的對比）的變化中可以看到,25日污染較重時,大于140nm的粒子數(shù)濃度明顯高于19日和27日,但小于140nm粒子的數(shù)濃度低于污染較輕的27日的數(shù)濃度,說明霧霾過程中細粒子段污染物濃度的增加主要是由粒徑大于140nm以上的粒子引起的.

圖7　2014年2月19、25、27日SMPS監(jiān)測的日平均數(shù)濃度粒徑譜Fig.7　Daily mean aerosol number concentration as a function of particle size measured by the SMPS on 19, 25 and 27 February 2014

（2）APS監(jiān)測的 0.5～20μm的粒徑譜變化2013年12月17～25日的嚴重霾過程中,APS儀器故障,沒有得到 0.5～20μm的粒徑譜的分布情況.

2014年2月19日12：00開始至2月28日 APS監(jiān)測的0.5～20μm的粒子數(shù)濃度粒徑譜隨時間的演變圖見圖8.從20日開始0.8μm以下粒子的數(shù)濃度逐漸增大,24～25日 0.8μm以下粒子的數(shù)濃度一直持續(xù)較大,據(jù)累計數(shù)濃度分析,在該霧霾過程中,粒徑在 0.5～0.835μm之間的粒子的數(shù)濃度占總數(shù)濃度的平均值達到 82.5%,該粒徑段粒子數(shù)濃度增加也最明顯；26日上午10：00以后由于降水的濕清除作用,各粒徑段粒子的數(shù)濃度迅速下降,圖中已無濃度較大的綠色和黃色.從 2 月20、25、27日APS日平均數(shù)濃度粒徑譜的比較圖（圖9）中可以看到,25日污染較20日嚴重,各粒徑段粒子的數(shù)濃度均大于 20日的數(shù)濃度,27日霧霾過程結束時,小于2μm和大于3.5μm粒子的數(shù)濃度顯著下降,PM2.5質(zhì)量濃度從 25日的245μg/m3下降到74μg/m3,PM10質(zhì)量濃度從25日的363μg/m3下降到208μg/m3.

圖8　2014年2月19～28日APS粒子數(shù)濃度粒徑譜隨時間的演變Fig.8　Time series of aerosol particle number size distribution measured by the APS on 19～28 Febuary, 2014

2.2.2散射系數(shù)變化從2013年12月20～27日散射系數(shù)的變化來看（圖10,17～19日散射系數(shù)缺測）,隨著污染的逐步加重,紅、綠、藍散射系數(shù)由20日的943.7Mm-1、1106.8Mm-1、1283.7Mm-1逐步增大,24日污染最重時超過了1400Mm-1,能見度維持在2km左右,嚴重時降到2km以下.

2014年 2月 19～26日散射系數(shù)的變化與2013年12月17～25日的嚴重霾過程中散射系數(shù)的變化類似（圖11）,只是數(shù)值小得多.隨著污染的逐步加重,紅、綠、藍散射系數(shù)由 19日的235.9.7Mm-1、313.1Mm-1、401.7Mm-1逐步增大, 25日達到660Mm-1以上,能見度維持在6km左右,嚴重時降到6km以下.劉新罡等［23］分析了影響廣州市大氣能見度因子的貢獻比例,其中氣溶膠散射占 75.3%,姚青等［24］分析了天津城區(qū)春季大氣氣溶膠消光特性,表明觀測期間天津城區(qū)氣溶膠散射對大氣消光貢獻為 86.7%,徐政等［25］對濟南秋季霾與非霾天氣下氣溶膠光學性質(zhì)的觀測,表明霾天氣的氣溶膠散射系數(shù)為非霾天氣的2.8倍；有研究表明［26］,粒徑在可見光波長范圍（0.4～0.7μm）內(nèi)的氣溶膠粒子的消光作用最強,在影響大氣能見度的粒子中,直徑為 0.1～1.0μm（積聚模態(tài)）粒子占有重要的地位.在上述粒徑譜的分析中看到,霧霾嚴重時粒徑＜1.0μm粒子的數(shù)濃度增加最明顯,散射系數(shù)的增加也很明顯,這就是這兩次霧霾期間能見度惡化的主要原因.

圖9　2014年2月20、25、27日APS監(jiān)測的日平均數(shù)濃度粒徑譜Fig.9　Daily mean aerosol number concentration as a function of particle size measured by the APS on 20, 25, 27 February 2014

圖10　2013年12月20～27日日平均散射系數(shù)變化Fig.10　The change of daily mean aerosol scattering coefficients on 20～27 December 2013

圖11　2014年2月19～26日日平均散射系數(shù)變化Fig.11　The change of daily mean aerosol scattering coefficients on 19～26 February 2014

3　結論

3.1西安市2013年12月17～25日和2014年2 月 20～26日霧霾過程中地面氣象要素的主要特點為,最大混合層高度低且變化小,有利于霧霾天氣的加強或持續(xù)；相對濕度高,有利于氣溶膠粒子的吸濕增長,增加粒子的散射,降低能見度；地面風速小,空氣流動性差,污染物不易擴散.

3.2霧霾發(fā)生時氣象要素的垂直變化特點為,近地層有逆溫或大氣溫度層結穩(wěn)定,地面至3000m高空水汽多,相對濕度大,降低了大氣熱效率,有利于溫度層結穩(wěn)定的維持,不利于污染物的垂直擴散,地面產(chǎn)生的氣溶膠被限制到低層；風速小,加上關中盆地特殊地形的作用,污染物難以水平擴散,有利于霧霾的穩(wěn)定發(fā)展與維持.

3.3APS觀測的 0.5～20μm的數(shù)濃度粒徑譜變化表明,霧霾過程中,粒徑在0.5～0.835μm之間的粒子的數(shù)濃度增加最明顯,霧霾后,小于 2μm和大于3.5μm粒子的數(shù)濃度下降顯著；SMPS觀測的 10～487nm的數(shù)濃度粒徑譜變化表明,霾過程中細粒子的數(shù)濃度主要集中在 30～300nm,且具有明顯的日變化特征,08：00～14：00、18：00～02：00為數(shù)濃度的大值時段,細粒子段污染物濃度的增加主要是由粒徑大于140nm以上的粒子引起的. 3.4嚴重霧霾時,散射系數(shù)可以達到 1000Mm-1以上；散射系數(shù)的增加與小于1.0μm粒子的數(shù)濃度增加有關,也是霧霾期間能見度惡化的重要原因之一.

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Meteorological factors and aerosol characteristics during two long-lasting fog/haze event in Xi′an.

YANG Wen-feng1, LI Xing-min2*, CHEN Chuang2, LIU Rui-fang3, DU Chuan-li2（1.Shaanxi Meteorological Bureau, Xi'an 710014, China；2.Meteorological Institute of Shaanxi Province, Xi'an 710014, China；3.Shaanxi Meteorological Observatory, Xi'an 710014, China）.

China Environmental Science, 2015,35（8）：2298～2306

Based on the meteorological and aerosol observed data, the change of wind, temperature ,humidity, aerosol mass concentration, particle size distribution and scatter coefficient had been analyzed in Xi`an on 17～25 December 2013 and 20～26 February 2014. These factors had an effect on the fog/Haze of formation, development and lasting. The results showed： By ASP observation, particle number concentration between 0.5μm and 0.835μm of aerodynamic diameter increased obviously during the formation and maintaining of fog/haze. After the process of fog/haze, the particle number concentration of aerodynamic diameter ＜2.0μm and ＞3.5μm decreased significantly. By SMPS observation, particle number concentration was mainly concentrated in 30nm～300nm of aerodynamic diameter and had obvious diurnal variation during the formation and maintaining of fog/haze, the time of large particle number concentration appeared from 8a.m. to 2p.m and from 6p.m to 2a.m. The increase of pollutant concentration was mainly related to the increase of number concentration of aerodynamic diameter＞140nm.The increase of scatter coefficient was related to the increase of number concentration of aerodynamic diameter＜1.0μm. This was one of the important factors which caused the visibility deterioration.

fog/haze；aerosol；particle number size distribution

X51

A

100-6923（2015）08-2298-09

2014-12-18

國家自然科學基金（41375155）

* 責任作者, 正研級高級工程師, lixingmin803@163.com

楊文峰（1967-）,男,江西樟樹人,高級工程師,主要從事天氣氣候、環(huán)境氣象業(yè)務和科研工作.