气溶胶与雾霾天气的关系.docx

气溶胶与雾霾天气的关系.docx

《气溶胶与雾霾天气的关系.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气溶胶与雾霾天气的关系.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

气溶胶与雾霾天气的关系

气溶胶与雾霾天气的关系

学生：

指导教师：

专业：

给排水科学与工程

院系：

城市建设与环境工程

论文提交时间：

2015年4月29日

TheRelationshipBetween Aerosol And

Fogweather

Studnt：

ZhangShuai

Guidanceteachers：

ZuoZhaoHong

Major：

WaterscienceandEngineering

Department：

UrbanConstructionand

EnvironmentalEngineering

SubmitTime：

29thApril,2015

摘要

此文立足当代社会雾霾已经对人类生产生活造成严重影响的现实基础上已解析气溶胶与雾霾之间的关系为目的，在查阅大量相关资料的后分析得到雾霾与气溶胶之间的种种联系，依次点明了雾霾与气溶胶的定义，气溶胶的物理化学性质及其分类和来源，气溶胶与大气颗粒物之间的作用关系，及气溶胶与雾霾能见度之间的关系，并得到了一定成果，气溶胶与大气颗粒物浓度息息相关，是雾霾能见度的关键因素，降低气溶胶浓度，能够显著降低雾霾发生的可能性与危害性。

气溶胶可以通过雾的凝结来降低气溶胶浓度，但当城市污染严重时效率低下，将形成雾霾。

当代社会人类生活生产活动大大增加了气溶胶的化学成分，不过科学家已经认识到气溶胶是雾霾的幕后黑手，并且采取了一定措施来降低气溶胶浓度。

关键词：

雾霾，气溶胶，大气颗粒物，能见度，pm2.5

Abstrct

Thisarticlebasedonthecontemporarysocialrealitythatfhazehasaseriousimpactontheproductionandlifeofhumanbeings.Inordertoanalysistherelationshipbetweenaerosolandhaze,afterreadingalotofrelevantdatatoanalysistheconnectionsbetweenthehazeandaerosolpointedout,thatthedefinitionofthehazeaerosols,aerosolanditsphysicalandchemicalpropertiesofthesourceandclassificationandinteractionbetweenaerosolandatmosphericparticles,andtherelationshipbetweenaerosolandvisibilityofthefogandhaze,andobtainedthecertainachievement,aerosolandatmosphericparticulatematterconcentrationiscloselylinked,whichisthekeyfactortoreducehazevisibility,aerosolconcentration,itcansignificantlyreducethepossibilityandharmfulnessofhaze.Aerosolcanbereducedbyfogcondensation,butwhentheseverepollutionofthecitywhentheefficiencyislow,itwillformhaze.Contemporarysocialandhumanactivitiesgreatlyincreasedtheaerosolchemicalcomposition,butscientistshavebeenawareoftheaerosolisbehindthehaze,somemeasureshavebeentakentoreducetheaerosolconcentration.

Keyword：

Fogandhaze，Aerosol，AtmosphereGrain，Visibility，pm2.5

1引言

从国外来说，在100多年前的伦敦雾霾就很出名了，工业化造成的污染持续了近200年。

近年来，雾霾在我国被广泛提及，在2011年底由于持续地雾霾，美国大使馆发布的空气污染信息让环保部门脸上无光引发了公众的关注。

雾其实是一种无毒无害的自然现象，而霾的形成主要是空气中悬浮的大量微粒和气象条件共同作用的结果。

雾霾天气不仅对交通运输有不利影响，而且给工农业生产和人类身体健康带来严重危害，雾霾持续时间长，给人民生活交通运输带来不便造成的损失很大。

雾霾常常相伴而生，雾霾同时出现，水汽、静风、逆温、凝结核等条件缺一不可。

那么雾霾形成的主要原因是什么，中国目前对城市大气气溶胶细粒子的研究正在起步,还没有进行过系统的研究，中国气象科学研究院研究员小曳称没有气溶胶粒子无法形成霾，在实际大气中没有气溶胶粒子参与也无法形成雾。

我国雾霾天出现的主要原因是居高不下的气溶胶污染。

那么气溶胶是怎样影响雾霾形成的呢？

雾霾中的气溶胶微粒又对环境，人体有什么危害呢？

2研究对象

要研究气溶胶与雾霾的关系，必须首先明确气溶胶与雾霾的定义，那么接下来的这两个问题将会明确定义这两个词汇。

2.1什么是气溶胶？

气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。

它们能作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的重要组成部分。

雾、烟、霾、轻雾（霭）、微尘和烟雾等，都是天然或人为的原因造成的大气气溶胶。

2.2什么是雾霾？

霾（又称灰霾，或雾霾,中国大陆称为霾，香港地区称为烟霞）霾是固体颗粒。

霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。

近些年来，随着“霾”天气现象出现频率越来越高，导致空气质量逐渐恶化。

霾中含有数百种大气化学颗粒物质，它们在人们毫无防的时候侵入人体呼吸道和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液系统、生殖系统等疾病，诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎、支气管炎等炎症，长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤；也有讽刺称处于霾害环境就是免费吸烟。

而霾也常常引发交通事故。

3研究方法

在大量查阅相关文献资料在已有成果的基础上分析总结，进而形成自己的论点

4大气气溶胶性质及来源

气溶胶的化学成分十分复杂,不同的时间和空间,气溶胶的化学成分是不同的（研究分析方法和取样的时空差别也产生一些差异）,甚至差别很大。

4.1化学性质

气溶胶的化学性质主要表现为气溶胶粒子中化学元素的丰度（或浓度）以及气溶胶粒子成分在大气中所发生的各种化学变化过程,如一些亚硫酸盐（亚硝酸盐）粒子在大气中发生氧化反应转变为硫酸盐（硝酸盐）粒子等。

经查阅军对大城市（以、为例）和清洁地区（以泽当、为例）气溶胶的化学特性进行了研究,发现两地大气气溶胶中S的污染相当严重,两地气溶胶元素富集因子的排序分别为S>As>Pb>Zn和S>Pb>As>Zn,而且4种元素的浓度均大于,说明我国大城市中燃煤造成了严重的S和As污染,Pb主要来源于汽车尾气,燃煤也有一定的贡献。

一般认为,城市气溶胶中的Zn主要来自于废物燃烧,且以城市垃圾焚烧为主。

可见,由于我国大城市的污染物主要来源于燃煤、汽车尾气和废物燃烧等,因而主要污染元素基本相同。

研究还表明,不同地区气溶胶富集元素的浓度随季节变化较为明显。

4.2光学特性

中科院遥感实验室利用全球气溶胶观测网2001年—2012年中国地区12个站点的地基遥感气溶胶物理光学特性产品研究了中国地区气溶胶类型特性及其时空变化规律。

研究发现中国地区不同类别的气溶胶光学特性差异较大,由沙尘型、混合型、强散射型细粒子、弱吸收型细粒子、中度吸收型细粒子和强吸收型细粒子等6类组成。

中国地区气溶胶类型具有极强的空间变化特性和明显的季节、年际变化特征,沙尘气溶胶主要出现在春季,强散射型细粒子气溶胶主要出现在夏季,而强吸收型细粒子气溶胶主要出现在秋冬季节。

4.3气溶胶来源

大气气溶胶可分为两大来源，天然来源包括海浪、风扬灰尘、火山爆发、等，人为来源包括交通与运输、燃煤、农业活动、工业排放及其二次产物。

　小曳指出，过去人类活动较弱时，气溶胶粒子主要源于自然过程；而今，根据市环科院关于大气污染源排放清单数据，在所有氮氧化物和挥发性有机物中，机动车排放所占的比重分别高达４２％和３２％。

大量人为气溶胶粒子活化成云雾凝结核，“贡献着”雾霾的生成。

5气溶胶对雾霾形成的影响

5.1二次气溶胶是雾霾特别是近两年来重霾形成的主要原因

中科院地球环境研究所和瑞士PSI研究所联合开展的对中国雾霾成因的研究，通过2013年1月在、、和四个城市进行同步观测。

通过最新科学研究手段，解析了重霾期间PM2.5各主要来源的定量贡献。

通过分析，科学家首次发现，其中二次气溶胶平均贡献PM2.5浓度的30%—77%，成为影响雾霾形成的最主要因素。

我们日常中比较常见的汽车尾气、工厂烟囱中排放出来的废气当中的污染物主要是一次排放，专业上被称为一次气溶胶。

而二次气溶胶则主要是一次排放的污染物在大气过多种化学反应转化而成的，具有稳定性的物质。

形象的说就是尾气、废气中的污染物在空气中再次反应形成的新的污染，而本次发现二次气溶胶特别是二次有机气溶胶能够在更大围扩散，对雾霾形成有重要影响。

雾形成前大气稳定，风速小，混合层厚度低，易使污染物在近地面累积，气溶胶粒子浓度增高，形成霾，随着温度的降低，相对湿度增高，雾开始形成，雾提供的水分子能够使很多气溶胶分子，污染气体溶解于其中，当雾沉降时可以将其除去

但当污染气体增加颗粒细化，特别是在污染程度较高的城市，颗粒物浓度增加，水汽条件不足时就会形成霾。

“《Nature》：

合作研究确定二次气溶胶是中国雾霾的主要污染物

图1

汽车尾气排放的氮氧化物不是颗粒物，但经过二次反应可以形成构成ＰＭ２．５的二次无机气溶胶。

”于建华说，“所以，在提到产生的ＰＭ２．５的汽车尾气时，应该有来源上的划分，既包括由尾气排放直接生成的一次颗粒物，也包括经化学反应的间接二次颗粒物,气溶胶污染与雾霾有何关联？

中国气象科学研究院副院长小曳称，异常的静稳天气和人为排放贡献的居高气溶胶浓度，共同造成我国中东部大围、持续性雾霾。

5.2气溶胶质量浓度与雾霾能见度的关系

研究显示气溶胶质量浓度与雾霾能见度之间存在非线性关系,当气溶胶浓度较高时,雾霾能见度变化对气溶胶质量浓度的变化不敏感;但当气溶胶质量浓度较低（<100μg/m3）时,雾霾能见度变化对气溶胶质量浓度的变化敏感。

分析表明吸收性气溶胶（BC）对雾霾能见度的衰减起重要作用,尤其是在极端低能见度（<5km）时BC对能见度的衰减贡献明显增大。

基于气溶胶辐射特性参数、粒子谱资料以及米散射理论的分析表明,平均而言,粒径小的散射性气溶胶（半径小于1μm）对雾霾能见度的衰减作用约占70%,粒径大的气溶胶粒子（半径大于1μm）对雾霾能见度的衰减作用小于10%,吸收性气溶胶对能见度的衰减约占20%。

分析表明导致雾霾能见度持续恶化的是细粒子（半径小于1μm）的散射与吸收作用,为了改善雾霾能见度必须减少细粒子的排放。

根据气溶胶与雾霾能见度的非线性关系分析表明,如果气溶胶质量浓度降低至120μg/m3,进一步降低气溶胶质量浓度将明显改善能见度。

为了避免极端雾霾的出现,必须减少