摘 要：大氣能見度是衡量區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)，受氣象因素和空氣污染的雙重影響。在空氣污染因素中，造成大氣能見度降低的主要原因在于空氣中懸浮的大氣顆粒物對(duì)可見光散射和吸收所產(chǎn)生的消光作用。大氣能見度低不僅會(huì)迫害生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境，還會(huì)造成人們呼吸系統(tǒng)發(fā)病率的急劇上升。本文對(duì)上海市大氣顆粒物的粒度粒形、PM10質(zhì)量濃度、總碳質(zhì)量濃度與能見度的關(guān)系進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：上海市 大氣顆粒物 能見度

中圖分類號(hào)：X513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（a）-0222-02

上海市環(huán)境空氣質(zhì)量執(zhí)行國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）。近幾年來，全市環(huán)境控制質(zhì)量總體保持穩(wěn)定，能夠達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，連續(xù)9年環(huán)境空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良率保持在85%以上，總懸浮顆粒物濃度基本穩(wěn)定在150 ug/m3，明顯低于國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求的200 ug/m3，同時(shí)可吸入顆粒物隨之呈逐年下降趨勢(shì)。大氣顆粒物是影響大氣能見度的重要因素，不同粒度粒形、總碳質(zhì)量濃度、PM10質(zhì)量濃度會(huì)對(duì)大氣能見度產(chǎn)生不同程度的影響。

1 大氣顆粒物與能見度的關(guān)系

常規(guī)氣象數(shù)據(jù)采用上海市松江南部新城高鐵片區(qū)環(huán)境質(zhì)量觀測(cè)值，觀測(cè)時(shí)段為02時(shí)、07時(shí)、14時(shí)和19時(shí)的溫度、風(fēng)速、氣壓、相對(duì)濕度、能見度及天氣現(xiàn)象。大氣顆粒物的粒度粒形、PM10質(zhì)量濃度（粒徑<10μm的顆粒物）、總碳質(zhì)量濃度均采用實(shí)地采樣觀測(cè)數(shù)據(jù)。

1.1 粒度粒形與能見度的關(guān)系

1.1.1 粒度與能見度的關(guān)系

大氣顆粒物對(duì)可見光的吸收和散射直接影響到大氣能見度，其中顆粒物的散射是降低大氣能見度的關(guān)鍵因素，并且顆粒物粒徑的變化會(huì)導(dǎo)致其散射特性的變化。將2010年7月1—2010年7月27日期間，采集樣品中粒度為2～4μm顆粒數(shù)百分比和大于10顆粒數(shù)百分比與日均能見度做散點(diǎn)圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：大氣能見度隨2～4μm顆粒數(shù)百分比的增大而降低，兩者成負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.550；大氣能見度隨大于10μm顆粒數(shù)百分比的增大而提高，兩者成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.523。由此可見，2～4μm顆粒數(shù)能夠造成大氣可見度的降低，且能見度隨著顆粒數(shù)的增多而降低。

1.1.2 粒形與能見度的關(guān)系

將2010年7月1—2010年7月27日期間，采樣日大氣顆粒物形狀因子和分維度與日均能見度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，能見度與不規(guī)則或邊緣破碎形態(tài)顆粒物的相關(guān)性不大，而與圓形或近似圓形的顆粒物相關(guān)性較大，但是相關(guān)系數(shù)沒有通過顯著性檢驗(yàn)，僅為0.436。同時(shí)，能見度與分維度的相關(guān)性不大，而與1—1.1分維度的顆粒百分比呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.581。

1.2 PM10濃度與能見度的關(guān)系

細(xì)小顆粒物能夠吸收和散射可見光，且其濃度與大氣透明度呈反相關(guān)，即顆粒物濃度越高，大氣能見度越低。將2010年5月—2010年8月期間，采樣樣品PM10濃度與日均能見度做散點(diǎn)圖進(jìn)行分析可知（如圖1），能見度與PM10濃度呈負(fù)相關(guān)，能見度隨著PM10濃度的增大而降低，相關(guān)系數(shù)為-0.609。根據(jù)此次采樣數(shù)據(jù)計(jì)算得知，PM10濃度處于0.15 mg/m3左右，能夠明顯改善大氣能見度。

1.3 總碳與能見度的關(guān)系

大氣顆粒物中的元素碳能夠吸收可見光，有機(jī)碳能夠散射可見光，這使得總碳對(duì)大氣能見度的影響程度較大。將2010年7月1—2010年7月27日期間，采樣樣品PM10中總碳濃度與大氣能見度進(jìn)行相關(guān)性趨勢(shì)分析（如圖2），總碳濃度與能見度成負(fù)相關(guān)，能見度隨著總碳濃度的增大而降低，相關(guān)系數(shù)為-0.652。根據(jù)此次采樣數(shù)據(jù)計(jì)算得知，總碳濃度控制在0.01～0.1 μg/m3之間，大氣能見度可保證在3～10km之間，且總碳濃度在0.03 mg/m3范圍內(nèi)變化時(shí)，其對(duì)應(yīng)的能見度也會(huì)出現(xiàn)明顯變化。

2 上海典型日粒度粒形、PM10濃度、總碳濃度與能見度的關(guān)系

2.1 浮塵天氣粒度粒形、PM10濃度、總碳濃度與能見度的關(guān)系

2011年5月1日，上海市受北方沙塵的影響區(qū)域繼續(xù)向東、向南擴(kuò)散，致使空氣中的顆粒物濃度急劇上升，出現(xiàn)浮塵天氣，大氣能見度降低，達(dá)到輕度污染的標(biāo)準(zhǔn)，尤其在崇明縣、閘北區(qū)、虹口區(qū)等區(qū)域的浮塵天氣更為嚴(yán)重。對(duì)當(dāng)日能見度與大氣顆粒物的粒度粒形、PM10濃度、總碳濃度的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，受沙塵天氣的影響，大氣顆粒物的粒度均值偏小，顆粒粒徑在6～10μm范圍內(nèi)的變化較大，多為礦物顆粒；PM10濃度值較高，高于年均的3.5倍；總碳濃度高于年均1.2倍。由此說明，總碳濃度受PM10濃度的影響，伴隨著PM10濃度的增大而提升，進(jìn)而使浮沉天氣的能見度降低。

2.2 霾天氣粒度粒形、PM10濃度、總碳濃度與能見度的關(guān)系

2011年5月17日，上海市有霾天氣，空氣質(zhì)量為三級(jí)，達(dá)到輕度污染的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)天能見度為5～7 km。對(duì)當(dāng)天能見度與粒度粒形、PM10濃度、總碳濃度的關(guān)系進(jìn)行分析，受霾天氣的影響，大氣顆粒物的均值明顯減小，僅為年均值的48%，顆粒粒徑在6～10 μm范圍內(nèi)的百分比明顯降低，由此可知，大氣能見度隨細(xì)小顆粒物的增多而降低；PM10濃度、總碳濃度為年均值的3倍和4倍，可見，大氣能見度隨PM10濃度、總碳濃度的增高而降低。這也是造成霾天氣能見度降低的主要因素。

3 結(jié)論

通過分析上海市松江區(qū)大氣顆粒物與能見度的關(guān)系得出以下結(jié)論：不同粒度粒形與能見度的關(guān)系不同，能見度與2～4μm顆粒數(shù)百分比成負(fù)相關(guān)，與10μm顆粒數(shù)百分比成正相關(guān)，與1—1.1分維度的顆粒百分比呈負(fù)相關(guān)；能見度與PM10濃度呈負(fù)相關(guān)；能見度與總碳濃度成負(fù)相關(guān)。當(dāng)PM10濃度控制在0.15 mg/m3左右，總碳濃度控制在0.03 mg/m3范圍內(nèi)時(shí)，大氣能見度能夠得到良好改善。

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