以黑碳为示踪的泰山气溶胶特性与输移轨迹分析

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随着经济的发展,近年来我国空气污染问题日益严重,华东地区是中国灰霾频发地区之一,大气气溶胶作为主要的空气污染物来源,全面了解区域内大气气溶胶物理光学特性及来源对控制治理空气污染有着重要的意义。泰山地处我国东部山东省内,是该区域内海拔最高的地点,局地污染对山顶影响较小,研究泰山地区气溶胶特性对掌握华东地区区域大气背景情况有着重要的意义。本文使用2010年6月-2012年2月在泰山山顶观测获得的黑碳气溶胶质量浓度、三种粒径气溶胶(PM10、PM2.5、PM1)质量浓度、气溶胶散射系数及地面气象资料,计算求得观测期间气溶胶吸收系数,对泰山地区黑碳气溶胶质量浓度、吸收系数及散射系数的逐时变化、日变化、季节变化进行了分析,统计了吸收系数与散射系数的频数分布,分析了PM10、PM2.5、PM1三种粒径气溶胶粒子分别与散射系数的相关性以及不同气象条件(相对湿度、风向风速)对吸收系数和散射系数的影响,将分析结果与国内外研究成果进行了比较,并结合MOD08及MOD14卫星遥感数据利用后向轨迹分析软件对泰山气团轨迹输移情况进行了研究,进而追踪气团轨迹了解气溶胶来源对于气溶胶特性的影响,探讨了泰山与泰安大气气溶胶来源的异同,分析了秸秆焚烧高发时段泰山轨迹情况,最后针对泰山及周边地区气溶胶分布情况及气溶胶特性提出了几点大气污染防治建议。结果表明:泰山地区880nm波段黑碳气溶胶平均值为2.23μg/m3,吸收系数的平均值为20.68Mm-1,散射系数平均值为256.10 Mm-1,与浙江临安的观测值相近,但远高于同为高山站的黄山光明顶研究结果,表明泰山所在华东地区大气污染较严重;泰山吸收系数与散射系数日变化差异明显,呈单峰分布形态,并且具有明显的季节变化,造成变化的主要原因为气象条件、边界层高度、周边重污染区域人为排放及远距离传输,其中边界层高度变化是影响泰山气溶胶特征变化的重要原因;相对湿度及风向风速对吸收系数及散射系数有着重要的影响,散射系数与三种粒径相关性研究表明泰山气溶胶以细粒子居多;泰山地区气团轨迹分为7类,大气污染物贡献主要来源于安徽、河南、江苏等周边区域及长距离输送贡献,泰山与泰安气团输移情况相近,应通过加强污染防治政策建设、泰山景区旅游管理、改变秸秆处置方式等方面提高区域空气质量。
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