（贵州省人工影响天气办公室 贵州贵阳 550081）
摘要：细颗粒物浓度是决定大气能见度的关键因子，利用2013年11月1日～2014年3月31日期间成都市人民南路四段逐时PM2.5质量浓度和大气能见度监测数据以及温江站同期地面气象观测资料，探讨了在不同相对湿度条件下大气能见度与PM2.5质量浓度的关系。结果表明：（1）成都市能见度水平整体较低，2000m以下和2000m-3000m的样本数分别为1335、542，共占有效样本数的71%；（2）PM2.5质量浓度以及相对湿度是影响能见度的主要因子，大气能见度随平均相对湿度和平均PM2.5质量浓度的增大而减小；（3）利用Mie散射理论，构建了大气能见度与PM2.5的函数关系，并进一步基于幂函数分别在RH＜70% 、70%≤RH<80%以及 80%≤RH<90%三种相对湿度条件下对二者进行拟合研究，对应的相关系数依次为-0.41、-0.47、-0.52。
关键词：成都市；大气能见度；相对湿度；PM2.5质量浓度；相关性
引言
大气能见度是大气透明程度的表征，也是反映大气环境质量优劣的重要指标。随着我国城市化和工业化的迅速发展，大气能见度下降已经成为严重的城市大气环境问题。
成都市地处青藏高原东部，高频的静稳天气是该区域大气污染的气象诱因，近年来已与京津冀、长三角和珠三角并成为我国四大灰霾易发和高发区。为此，利用2013年11月1日～2014年3月31日成都市能见度、PM2.5质量浓度、相对湿度以及风速的逐时数据，在保证天气背景大致相似的前提下，探讨了PM2.5质量浓度在不同相对湿度下对大气能见度的影响。通过上述研究，力图进一步揭示成都地区灰霾的形成机理，并为大气环境规划和治理提供理论支撑。
1资料与仪器介绍
1.1数据来源
选用2013年11月1日至2014年3月31日成都市人民南路环监站监测的逐时PM2.5质量浓度和大气能见度数据以及温江站同期地面气象观测资料，气象资料主要包括相对湿度、风速等，着重研究不同相对湿度条件下PM2.5质量浓度对大气能见度的影响。相对湿度是区分雾霾的关键指标，小于80%时出现的视程障碍天气称为霾天气；介于80%~90%的为霾雾共存天气；大于90%称为雾。雾天气虽然无降水，但空气中仍存在水滴，不在本研究范围内，故将相对湿度大于90%的样本剔除。
1.2仪器介绍
使用美国热电子环境设备公司生产的小流量采样器，进行大气气溶胶质量浓度(PM2.5)的观测。该仪器具有PM10和PM2.5粒径切割头，使用电子天平（AB204-E）并利用减重法求得PM的质量浓度，精度为十万分之一。大气能见度采用Belfort6000型大气能见度传感器测量，数据采集频率为1次/ min，精度为±10%；散射角度为42°。
2结果与讨论
2.1 大气能见度影响因子分析
成都市全年大气能见度水平整体较低，介于2000m以下、2000m~3000m、3000m~5000m以及大于5000m的样本数占有效样本数的比例分别为51%、20%、21%和8%；其中，达到中度霾能见度水平（2000m~3000m）和重度霾能见度水平（<2000m）的比例高达71%。
具体而言，首先，风是污染物水平输送的重要载体，是决定空气质量好坏最关键的因子，但由于研究区静风和小风频率极高，年均风速只有1.2m/s，因此无法在平均意义下体现风速对能见度的显著影响。其次，细颗粒物质量浓度和相对湿度与能见度之间关系密切，一方面，随着细颗粒物浓度的升高，直接增强对太阳光的散射和吸收，由此导致能见度的降低；另一方面，当空气中水汽较多时，吸湿增长也会使颗粒物散射消光系数增大，从而降低大气能见度，以RH<70% 、70%≤RH<80%以及 80%≤RH<90%作为相对湿度分段区间，统计不同相对湿度条件下PM2.5质量浓度与大气能见度的关系，可知，随着PM2.5质量浓度值上升，大气能见度水平呈下降趋势；当PM2.5质量浓度超过国家二级标准（75μg/m3）时，能见度低至2500m以下。综上，针对成都地区而言，PM2.5质量浓度以及相对湿度是影响大气能见度的主要因子。
2.2 大气能见度与PM2.5质量浓度相关性分析
根据Mie散射理论，气溶胶消光系数与颗粒物谱分布和消光系数因子有关（李学彬，2008）
本文以幂函数拟合成都市PM2.5质量浓度与大气能见度二者的关系，并据此展开讨论。图1（a）为所有有效样本的大气能见度与PM2.5质量浓度散点分布，拟合后得到其二者相关系数为-0.39(通过α=0.5的信度检验)。图1（b）、（c）、（d）为不同相对湿度分级下大气能见度与PM2.5质量浓度散点分布，各相对湿度区间（<70% 、70%～80%、80%～90%）内的有效样本数分别为1228、544、872，进行幂函数拟合。拟合方程中x、y分别为PM2.5质量浓度（μg·m-3）和能见度（m）。结果表明：进行相对湿度分级后，大气能见度与PM2.5质量浓度相关性较未进行分级时更为显著；三种相对湿度区间下，大气能见度与PM2.5质量浓度均呈负相关，即能见度随PM2.5质量浓度的升高而降低，且当相对湿度处于80%～90%区间时，大气能见度水平与PM2.5质量浓度相关性最大。
图1.总体以及不同相对湿度区间下大气能见度与PM2.5质量浓度散点分布（a、b、c、d分别为总体、RH＜70% 、70≤RH<80、 80≤RH<90）
3 结论
通过上述分析得到以下结论：
（1）成都市大气能见度水平整体较低，能见度介于2000m以下及2000m~3000m的样本数分别为1335、542，占样本总量的71%；
（2）PM2.5质量浓度以及相对湿度是影响大气能见度的主要因子，低能见度下的相对湿度、PM2.5质量浓度较高；
（3）对成都市大气能见度与PM2.5质量浓度进行幂函数拟合，结果表明：进行相对湿度分级后，大气能见度与PM2.5质量浓度相关性较未进行分级时更为显著；三种相对湿度区间（RH<70% 、70%≤RH<80%和80%≤RH<90%）下，大气能见度与PM2.5质量浓度均呈负相关，相关系数在80%≤RH<90%下最大。
参考文献：
[1]边海,张裕芬,韩素芹,等. 2012.天津市大气能见度与颗粒物污染的关系[J].中国环境科学, 32(3):406~410.
[2]陈义珍,赵丹,柴发合,等. 2010.广州市与北京市大气能见度与颗粒物质量浓度的关系[J].中国环境科学, (7): 967~971.
第一作者信息，崔蕾 (1992- ) 女，汉族，贵州贵阳人，硕士研究生，助理工程师，从事人工影响天气管理及科研工作。
*基金项目：贵州省社会发展科技攻关项目《基于三维GIS的作业参数自动化测算及发布技术研究》
通讯作者简介：刘国强（1981—）男，贵州赤水人，高级工程师，从事人工影响天气业务技术开发工作，研究方向为计算机技术研究与应用。
论文作者:崔蕾,李皓,刘国强
论文发表刊物:《科技研究》2018年10期
论文发表时间:2019/1/4
标签：能见度论文; 浓度论文; 大气论文; 相对湿度论文; 质量论文; 成都市论文; 样本论文; 《科技研究》2018年10期论文;