山东地区气溶胶光学特性研究

山东地区气溶胶光学特性研究本研究利用积分浊度仪（TSI3563）,黑碳仪（AE21）和宽范围粒径谱仪（WPS）等仪器对山东地面城市站济南冬春季（2013年12月-2014年5月）,农村背景站禹城夏季（2014年6月-7月）,高山区域站泰山（2014年7月-8月）和沿海背景站砣矶岛（2014年12月-2015年1月）四种典型地区进行大气光学强化观测实验。实验测得济南冬季散射和吸收系数均值分别为315±208Mm^-1和63±44Mm^-1,而春季散射和吸收均值分别为237±121Mm^-1和28±8Mm^-1。济南冬春两季散射和吸收系数的差异性主要是与冬季济南供暖期间,火电厂等大型工业颗粒物的大量排放有关。砣矶岛冬季测得散射和吸收系数的均值分别为210±246Mm^-1和8±6Mm^-1,该地区散射型气溶胶占主导地位。夏季禹城和泰山散射和吸收系数分别为237±121Mm^-1,28±8Mm^-1和141±61Mm^-1,12±4Mm^-1。济南冬季,春季,禹城夏季,泰山夏季,砣矶岛冬季测得单次散射反照率分别为0.84±0.05,0.77±0.09,0.89±0.05,0.90±0.03和0.93±0.04。本研究针对四类典型地区气溶胶光学性质日变化进行比较分析,发现:城市气溶胶光学性质的日变化（济南和禹城）均呈现明显的双峰模式,这主要是受大气边界层变化,交通排放和风速等气象条件共同作用造成的。而沿海背景站（砣矶岛）气溶胶光学性质的日变化呈现较弱的双峰模式,主要受当地港口活动影响;高山区域站（泰山）气溶胶光学性质的日变化呈现单峰模式,主要与大气边界层变化和人们观光游览的行为有关。为分析气象因素与气溶胶光学性质间的关系,本研究结合风向风速等数据,利用统计学方法,对两者关系进行了研究。结果表明:济南冬季散射和吸收系数高值的产生主要受当地源和静风的影响。而砣矶岛散射和吸收系数高值的产生主要与来自山东地区的中长距离输送有关。且来自京津冀地区的长距离输送对其高值的产生也有很大的影响。济南春季高值的产生除了受当地源影响外,来自西南区域的气流输送对其也有较大的影响。同时利用后向气流轨迹模型,量化夏季禹城和泰山各方向气团对气溶胶光学性质的贡献。结果表明:夏季禹城来自东南方向的气团1所贡献的散射型和吸收型颗粒物最大。该气团运动轨迹较短,运动较慢,且始终贴近地面,在到达禹城前,路经重污染城市济南,表明在夏季,禹城作为济南下风向城市,济南的污染情况对禹城有较大影响。夏季泰山短程气团3所贡献的平均散射和吸收系数最大,该气团所带来影响可认定为局地源的影响。这表明夏季高山地区气溶胶光学性质主要受局地影响较大。为分析颗粒物粒径谱对气溶胶光学性质的影响,本文针对济南冬春季和砣矶岛冬季颗粒物粒径分布及颗粒物数浓度对光学性质影响进行研究。结果表明:济南冬季和春季颗粒物均主要分布在爱根核模中,这主要是因为交通源对济南颗粒物数浓度具有较大的影响。而砣矶岛冬季颗粒物数浓度主要分布在积聚模态中。同时发现,在济南和砣矶岛中,积聚模态颗粒物数浓度与散射系数均呈现较好的相关性,说明积聚模态颗粒物对光具有较大的散射作用。本研究针对山东主要地势类型地区气溶胶光学性质进行长时间强化