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摘 要：大气能见度是衡量区域大气环境质量的重要指标，受气象因素和空气污染的双重影响。在空气污染因素中，造成大气能见度降低的主要原因在于空气中悬浮的大气颗粒物对可见光散射和吸收所产生的消光作用。大气能见度低不仅会迫害生态环境和人居环境，还会造成人们呼吸系统发病率的急剧上升。本文对上海市大气颗粒物的粒度粒形、PM10质量浓度、总碳质量浓度与能见度的关系进行分析。
关键词：上海市 大气颗粒物 能见度
中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0222-02
上海市环境空气质量执行国家《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。近几年来，全市环境控制质量总体保持稳定，能够达到国家二级标准要求，连续9年环境空气质量优良率保持在85%以上，总悬浮颗粒物浓度基本稳定在150 ug/m3，明显低于国家二级标准要求的200 ug/m3，同时可吸入颗粒物随之呈逐年下降趋势。大气颗粒物是影响大气能见度的重要因素，不同粒度粒形、总碳质量浓度、PM10质量浓度会对大气能见度产生不同程度的影响。
1 大气颗粒物与能见度的关系
常规气象数据采用上海市松江南部新城高铁片区环境质量观测值，观测时段为02时、07时、14时和19时的温度、风速、气压、相对湿度、能见度及天气现象。大气颗粒物的粒度粒形、PM10质量浓度（粒径<10μm的颗粒物）、总碳质量浓度均采用实地采样观测数据。
1.1 粒度粒形与能见度的关系
1.1.1 粒度与能见度的关系
大气颗粒物对可见光的吸收和散射直接影响到大气能见度，其中颗粒物的散射是降低大气能见度的关键因素，并且颗粒物粒径的变化会导致其散射特性的变化。将2010年7月1—2010年7月27日期间，采集样品中粒度为2～4μm颗粒数百分比和大于10颗粒数百分比与日均能见度做散点图进行分析发现：大气能见度随2～4μm颗粒数百分比的增大而降低，两者成负相关，相关系数为-0.550；大气能见度随大于10μm颗粒数百分比的增大而提高，两者成正相关，相关系数为0.523。由此可见，2～4μm颗粒数能够造成大气可见度的降低，且能见度随着颗粒数的增多而降低。
1.1.2 粒形与能见度的关系
将2010年7月1—2010年7月27日期间，采样日大气颗粒物形状因子和分维度与日均能见度进行分析发现，能见度与不规则或边缘破碎形态颗粒物的相关性不大，而与圆形或近似圆形的颗粒物相关性较大，但是相关系数没有通过显著性检验，仅为0.436。同时，能见度与分维度的相关性不大，而与1—1.1分维度的颗粒百分比呈负相关，相关系数为-0.581。
1.2 PM10浓度与能见度的关系
细小颗粒物能够吸收和散射可见光，且其浓度与大气透明度呈反相关，即颗粒物浓度越高，大气能见度越低。将2010年5月—2010年8月期间，采样样品PM10浓度与日均能见度做散点图进行分析可知（如图1），能见度与PM10浓度呈负相关，能见度随着PM10浓度的增大而降低，相关系数为-0.609。根据此次采样数据计算得知，PM10浓度处于0.15 mg/m3左右，能够明显改善大气能见度。
1.3 总碳与能见度的关系
大气颗粒物中的元素碳能够吸收可见光，有机碳能够散射可见光，这使得总碳对大气能见度的影响程度较大。将2010年7月1—2010年7月27日期间，采样样品PM10中总碳浓度与大气能见度进行相关性趋势分析（如图2），总碳浓度与能见度成负相关，能见度随着总碳浓度的增大而降低，相关系数为-0.652。根据此次采样数据计算得知，总碳浓度控制在0.01～0.1 μg/m3之间，大气能见度可保证在3～10km之间，且总碳浓度在0.03 mg/m3范围内变化时，其对应的能见度也会出现明显变化。
2 上海典型日粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度与能见度的关系
2.1 浮尘天气粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度与能见度的关系
2011年5月1日，上海市受北方沙尘的影响区域继续向东、向南扩散，致使空气中的颗粒物浓度急剧上升，出现浮尘天气，大气能见度降低，达到轻度污染的标准，尤其在崇明县、闸北区、虹口区等区域的浮尘天气更为严重。对当日能见度与大气颗粒物的粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度的关系进行相关性分析发现，受沙尘天气的影响，大气颗粒物的粒度均值偏小，颗粒粒径在6～10μm范围内的变化较大，多为矿物颗粒；PM10浓度值较高，高于年均的3.5倍；总碳浓度高于年均1.2倍。由此说明，总碳浓度受PM10浓度的影响，伴随着PM10浓度的增大而提升，进而使浮沉天气的能见度降低。
2.2 霾天气粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度与能见度的关系
2011年5月17日，上海市有霾天气，空气质量为三级，达到轻度污染的标准，当天能见度为5～7 km。对当天能见度与粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度的关系进行分析，受霾天气的影响，大气颗粒物的均值明显减小，仅为年均值的48%，颗粒粒径在6～10 μm范围内的百分比明显降低，由此可知，大气能见度随细小颗粒物的增多而降低；PM10浓度、总碳浓度为年均值的3倍和4倍，可见，大气能见度随PM10浓度、总碳浓度的增高而降低。这也是造成霾天气能见度降低的主要因素。
3 结论
通过分析上海市松江区大气颗粒物与能见度的关系得出以下结论：不同粒度粒形与能见度的关系不同，能见度与2～4μm颗粒数百分比成负相关，与10μm颗粒数百分比成正相关，与1—1.1分维度的颗粒百分比呈负相关；能见度与PM10浓度呈负相关；能见度与总碳浓度成负相关。当PM10浓度控制在0.15 mg/m3左右，总碳浓度控制在0.03 mg/m3范围内时，大气能见度能够得到良好改善。
参考文献
[1] 张素敏.石家庄市大气能见度变化与大气颗粒物的关系研究[D].河北师范大学，2009（3）.
[2] 王炜，解佳宁，路宗敏，等.天津市大气能见度与空气污染物关系分析及控制措施[J].环境污染与防治，2010（12）.
[3] 曾友石，王广华，姚剑.上海市郊大气含碳颗粒物污染特征[J].环境科学学报，2013（1）.
[4] 杨健儿.上海市近地表大气颗粒物污染特征及来源分析研究[D].华东师范大学，2011（5）.
关键词：上海市 大气颗粒物 能见度
中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0222-02
上海市环境空气质量执行国家《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。近几年来，全市环境控制质量总体保持稳定，能够达到国家二级标准要求，连续9年环境空气质量优良率保持在85%以上，总悬浮颗粒物浓度基本稳定在150 ug/m3，明显低于国家二级标准要求的200 ug/m3，同时可吸入颗粒物随之呈逐年下降趋势。大气颗粒物是影响大气能见度的重要因素，不同粒度粒形、总碳质量浓度、PM10质量浓度会对大气能见度产生不同程度的影响。
1 大气颗粒物与能见度的关系
常规气象数据采用上海市松江南部新城高铁片区环境质量观测值，观测时段为02时、07时、14时和19时的温度、风速、气压、相对湿度、能见度及天气现象。大气颗粒物的粒度粒形、PM10质量浓度（粒径<10μm的颗粒物）、总碳质量浓度均采用实地采样观测数据。
1.1 粒度粒形与能见度的关系
1.1.1 粒度与能见度的关系
大气颗粒物对可见光的吸收和散射直接影响到大气能见度，其中颗粒物的散射是降低大气能见度的关键因素，并且颗粒物粒径的变化会导致其散射特性的变化。将2010年7月1—2010年7月27日期间，采集样品中粒度为2～4μm颗粒数百分比和大于10颗粒数百分比与日均能见度做散点图进行分析发现：大气能见度随2～4μm颗粒数百分比的增大而降低，两者成负相关，相关系数为-0.550；大气能见度随大于10μm颗粒数百分比的增大而提高，两者成正相关，相关系数为0.523。由此可见，2～4μm颗粒数能够造成大气可见度的降低，且能见度随着颗粒数的增多而降低。
1.1.2 粒形与能见度的关系
将2010年7月1—2010年7月27日期间，采样日大气颗粒物形状因子和分维度与日均能见度进行分析发现，能见度与不规则或边缘破碎形态颗粒物的相关性不大，而与圆形或近似圆形的颗粒物相关性较大，但是相关系数没有通过显著性检验，仅为0.436。同时，能见度与分维度的相关性不大，而与1—1.1分维度的颗粒百分比呈负相关，相关系数为-0.581。
1.2 PM10浓度与能见度的关系
细小颗粒物能够吸收和散射可见光，且其浓度与大气透明度呈反相关，即颗粒物浓度越高，大气能见度越低。将2010年5月—2010年8月期间，采样样品PM10浓度与日均能见度做散点图进行分析可知（如图1），能见度与PM10浓度呈负相关，能见度随着PM10浓度的增大而降低，相关系数为-0.609。根据此次采样数据计算得知，PM10浓度处于0.15 mg/m3左右，能够明显改善大气能见度。
1.3 总碳与能见度的关系
大气颗粒物中的元素碳能够吸收可见光，有机碳能够散射可见光，这使得总碳对大气能见度的影响程度较大。将2010年7月1—2010年7月27日期间，采样样品PM10中总碳浓度与大气能见度进行相关性趋势分析（如图2），总碳浓度与能见度成负相关，能见度随着总碳浓度的增大而降低，相关系数为-0.652。根据此次采样数据计算得知，总碳浓度控制在0.01～0.1 μg/m3之间，大气能见度可保证在3～10km之间，且总碳浓度在0.03 mg/m3范围内变化时，其对应的能见度也会出现明显变化。
2 上海典型日粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度与能见度的关系
2.1 浮尘天气粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度与能见度的关系
2011年5月1日，上海市受北方沙尘的影响区域继续向东、向南扩散，致使空气中的颗粒物浓度急剧上升，出现浮尘天气，大气能见度降低，达到轻度污染的标准，尤其在崇明县、闸北区、虹口区等区域的浮尘天气更为严重。对当日能见度与大气颗粒物的粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度的关系进行相关性分析发现，受沙尘天气的影响，大气颗粒物的粒度均值偏小，颗粒粒径在6～10μm范围内的变化较大，多为矿物颗粒；PM10浓度值较高，高于年均的3.5倍；总碳浓度高于年均1.2倍。由此说明，总碳浓度受PM10浓度的影响，伴随着PM10浓度的增大而提升，进而使浮沉天气的能见度降低。
2.2 霾天气粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度与能见度的关系
2011年5月17日，上海市有霾天气，空气质量为三级，达到轻度污染的标准，当天能见度为5～7 km。对当天能见度与粒度粒形、PM10浓度、总碳浓度的关系进行分析，受霾天气的影响，大气颗粒物的均值明显减小，仅为年均值的48%，颗粒粒径在6～10 μm范围内的百分比明显降低，由此可知，大气能见度随细小颗粒物的增多而降低；PM10浓度、总碳浓度为年均值的3倍和4倍，可见，大气能见度随PM10浓度、总碳浓度的增高而降低。这也是造成霾天气能见度降低的主要因素。
3 结论
通过分析上海市松江区大气颗粒物与能见度的关系得出以下结论：不同粒度粒形与能见度的关系不同，能见度与2～4μm颗粒数百分比成负相关，与10μm颗粒数百分比成正相关，与1—1.1分维度的颗粒百分比呈负相关；能见度与PM10浓度呈负相关；能见度与总碳浓度成负相关。当PM10浓度控制在0.15 mg/m3左右，总碳浓度控制在0.03 mg/m3范围内时，大气能见度能够得到良好改善。
参考文献
[1] 张素敏.石家庄市大气能见度变化与大气颗粒物的关系研究[D].河北师范大学，2009（3）.
[2] 王炜，解佳宁，路宗敏，等.天津市大气能见度与空气污染物关系分析及控制措施[J].环境污染与防治，2010（12）.
[3] 曾友石，王广华，姚剑.上海市郊大气含碳颗粒物污染特征[J].环境科学学报，2013（1）.
[4] 杨健儿.上海市近地表大气颗粒物污染特征及来源分析研究[D].华东师范大学，2011（5）.