石家庄地区大气气溶胶微物理特征观测分析
摘要
大气气溶胶会引起气候的变化,对云微物理过程有着很重要的影响,还与臭氧层的破坏、酸雨的形成、光化学烟雾等事件的发生密切相关.气溶胶作为悬浮在大气中的颗粒物是影响气候变化的重要因素之一,它不仅能够散射和吸收太阳辐射,而且还可以作为云凝结核,改变云微物理结构和光学特性并延长云的寿命.另外,PM2.5颗粒物携带的毒性细菌有可能严重危害人体的健康.对气溶胶的研究是一项基础的自然科学研究,有利于人们正确的认识大气中颗粒物形成和消亡的微物理过程,还对人们的身体健康具有重要的意义.石家庄市是我国华北地区的一座新型的现代化工业城市,近年来,石家庄市工业迅猛发展,人民生活水平显著提高.经济的快速增长带来了严重的环境问题,特别是大气污染,为研究石家庄地区大气气溶胶颗粒物的微物理特征,于2010年5月在河北省石家庄市气象局观测站进行了大气气溶胶观测,并同期观测了氮氧化物和SO2.文中分析了气溶胶的数浓度、谱分布、日变化特征以及一次气溶胶颗粒物增长现象.结果表明:石家庄地区0.01μm~0.1μm粒径范围的气溶胶粒子的数浓度占89.20%,是大气气溶胶中主要的部分,大气气溶胶颗粒物主要以细粒子为主.1.0μm~10μm粒径范围的气溶胶所占比例较小,只有0.07%,与0.01μm~1.0μm范围的气溶胶相比,几乎可以忽略.气溶胶日平均数浓度谱谱型成三峰型结构,峰值分别集中在0.01μm~0.03μm、0.5μm~0.7μm和2μm~3μm的粒径范围,气溶胶数浓度数量级高达105.0.01μm~0.02μm与0.02μm~0.1μm粒径范围的气溶胶具有大致相似的变化规律,而0.1μm~1.0μm粒径范围的气溶胶数浓度变化趋势与0.01μm~0.02μm与0.02μm~0.1μm粒径范围的气溶胶不同.观测中检测到一次气溶胶粒子增长的现象,通过对对该次增长过程的分析,发现10nm~20nm的气溶胶粒子在8:00左右会急剧上升,并达到全天的最大值,其后数浓度会迅速下降,可能的原因是通过大气中的污染气体通过核化作用,在8:00左右,小于10nm的气溶胶粒子增长至10nm~20nm的颗粒物,然后,10nm~20nm的气溶胶粒子会继续增长长大,由于增长消耗,其数浓度迅速下降;20nm~40nm的气溶胶粒子数浓度在上午12:00前会迅速上升,12:00左右会达到当天的最大值,人类活动引起的颗粒物增多是一个很重要的原因,还可能与SO2的成核作用有很大的关系.