石家庄市大气能见度变化与大气颗粒物的关系研究

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大气悬浮颗粒物对光辐射产生影响,使大气能见度下降,对视觉空气质量、城市景观和人体健康造成诸多危害。石家庄市位于“大气棕色云”笼罩的华北平原城市群中,大气环境污染恶劣,城市灰霾现象较为严重,是华北地区低能见度多发的代表性城市,然而对其大气能见度的专题研究相对薄弱。开展石家庄市大气能见度变化与大气颗粒物关系的研究,有助于探讨华北平原区域性灰霾或低能见度发生机制的研究,为改善大气能见度提供参考依据。本研究基于常规气象和环境监测数据,采用SPSS11.5软件统计分析大气能见度变化及其影响因素,结果显示:近年石家庄市大气能见度呈下降趋势,年均能见距由2004年的12.7km降低到2006年的10.2km,日均能见距主要分布在10~13km之间。能见度时空变化明显,时间上一日之中14时最大,8时最小,四季之中春季能见度最好,夏季和冬季最差;空间分布上石家庄地区西北部和西南部能见度较差,中东部较好,特别是中部的正定和栾城最好。气象因子中相对湿度对能见度影响最大,空气污染因子中PM10对能见度影响最大。本研究利用数码图像技术观察大气能见度变化,将市区能见度由好及差分为1级、2级和3级,并在不同能见度等级下采集大气颗粒物样品,分析样品质量浓度、总碳质量浓度和粒度粒形特征,探讨其与能见度的关系,得出如下主要结论:(1)石家庄市区能见度3级天气下PM10质量浓度、总碳质量浓度平均分别为0.486mg/m3和83.0μg/m3,粒度均值平均为5.9μm;大气能见度由3级提高到2级和1级,大气颗粒物PM10质量浓度均值分别降低了54%和67%,总碳质量浓度均值分别降低了49%和61%,粒度均值平均提高了59%和76%。(2)总碳成分占PM10质量浓度百分比在5.43%~61.61%之间,夏季和冬季平均值最高,为21%,春季季均值最小为14%。总碳与PM10相关性在秋季和冬季最明显,相关系数r为0.961。(3)大气能见度与PM10质量浓度相关系数r为-0.609,与总碳r值为-0.652;能见度与2~4μm及>10μm颗粒数百分比的相关性在冬季最明显,r值分别为-0.709和0.636,与粒形基本不相关。(4)大气能见度与气象条件和空气污染共同作用下的相关分析表明,空气污染和气象条件对能见度的影响以春季和冬季最明显,复相关系数在0.87以上。从多元回归方程系数看,夏季PM10质量浓度贡献最大;春季和秋季总碳质量浓度贡献最大,相对湿度次之;冬季总碳质量浓度贡献最大,其次是PM10质量浓度和相对湿度。基于本研究结果,提出改善石家庄市大气能见度损耗的应对措施为:重点改善石家庄市冬季、西北部和西南部大气能见度、控制PM10质量浓度日均值和降低含碳颗粒物排放。
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