能見度與大氣污染

1、姓名：張琦 學(xué)號：2120140591,大氣能見度及細(xì)顆粒物的消光作用淺談,能見度,近年來，隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，灰霾天氣已成為一種常見環(huán)境災(zāi)害污染事件,灰霾天氣下常常伴隨著能見度惡化事件。能見度下降會導(dǎo)致視野模糊不清，使交通受阻，給人們的生活造成極大不便,主要介紹內(nèi)容,什么是大氣能見度,通常的能見度系指水平能見度，即指視力正常的人在當(dāng)時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)出的目標(biāo)物( 黑色、大小適度) 最大水平距離，或夜間能看到和確定出的一定強(qiáng)度燈光的最大水平距離,能見度,能見度,2. 造成能見度下降的原因？ 能見度是一種復(fù)雜的大氣現(xiàn)象，與空氣質(zhì)量和氣象條件密切相關(guān)，是大、中、小尺度天氣系

2、統(tǒng)和包括大氣化學(xué)反應(yīng)的空氣污染過程共同作用的結(jié)果,能見度,在沒有氣溶膠顆粒物存在時，觀察者能見度最遠(yuǎn)可以達(dá)到300km（Jacob 1999）,它只受到氣體的Rayleigh散射和吸收的而影響。而在大氣污染較為嚴(yán)重的城市，其能見度可以降低一個數(shù)量級甚至更多,那么，顆粒物是怎樣影響能見度的呢,3.顆粒物的消光作用 自20世紀(jì) 70-80 年代以來，中國已有不少學(xué)者對大氣能見度進(jìn)行了深入的研究。 有研究表明，大氣污染物尤其是大氣顆粒物對可見光吸收和散射所產(chǎn)生的消光作用是能見度降低的主要因素,可貢獻(xiàn)城市大氣總消光系數(shù)的 80%90%1,參考文獻(xiàn),1 陳義珍,趙 丹,柴發(fā)合,等.廣州市與北京市大氣能見

3、度與顆粒物質(zhì)量濃度的關(guān)系 J. 中國環(huán)境科學(xué), 2010,31(7):967-971,顆粒物的消光作用,觀察者,氣溶膠顆粒物,a,b,c,d,天空背景,太陽輻射,氣溶膠顆粒物導(dǎo)致能見度降低示意圖,消光 = 散射 + 吸收,顆粒物的消光作用,4.顆粒物的消光作用受到哪些因素的影響,低能見度下細(xì)顆粒物的個數(shù)明顯增多,數(shù)濃度對消光的影響,顆粒物的質(zhì)量濃度與散射效率隨粒徑的變化 William C. Malm, Introduction to visibility,Min Hu, et al. Environ. Sci. Technol. 2012, 46: 99419947,顆粒物組分的粒徑分布,顆

4、粒物成分與混合狀態(tài)對消光的影響,五種主要的消光成分,氣溶膠混合狀態(tài),相對濕度對消光的影響,硫酸鹽的形成及吸濕增長 William C. Malm, Introduction to visibility,與氣象條件（濕度）有關(guān)，硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等吸濕長大到有效消光的粒徑； 在相對濕度80時，同樣質(zhì)量顆粒物的消光作用是干顆粒物的1.5倍以上,顆粒物的消光作用,5.Mie散射理論及Mie模型 Mie理論可基于顆粒物微物理和化學(xué)性質(zhì)的觀測數(shù)據(jù)，利用 Mie模型可以計(jì)算顆粒物光學(xué)特征參數(shù)。 1908 年，Gustav Mie 建立了用于解釋懸浮于水中的金質(zhì)顆粒物對光散射和吸收后變化色彩的復(fù)雜現(xiàn)象的理

5、論，該理論名稱就是“Mie 理論”3。 采用 Mie 理論，可以得到顆粒物的消光、散射，以及散射光強(qiáng)在各個散射角度分布的解析表達(dá)式,參考文獻(xiàn),3 Bohren C F，Huffillan D RAbsorption & Scattering of Light by Small ParticlesNew York： John WileySons Inc，1983,Mie理論假設(shè)顆粒物滿足單散射條件，即： 1.顆粒物總數(shù)足夠少； 2.顆粒物間的間距足夠大； 3.在任何顆粒物的周圍，所有顆粒物的總散射場與外場相比很?。?這樣，就可以通過簡單加和單個獨(dú)立顆粒物的散射場來計(jì)算全部顆粒物的總散射場?？傮w說來，一般大氣氣溶膠體系是被認(rèn)為滿足以上假設(shè)條件的,顆粒物的消光作用,對于已知數(shù)濃度粒徑分布的顆粒物群，其消光，散射可以通過對所有單顆粒物的相應(yīng)積分得到。而吸收系數(shù)則是其消光系數(shù)和散射系數(shù)之差。相應(yīng)公式如下,顆粒物的消光作用,如果考慮相對濕度的影響，上述公式中會加入吸濕增長因子。 通常情況下，當(dāng)相對濕度大于60%時，濕度 會成為影響消光系數(shù)的主導(dǎo)因素,利用Mie理論模型計(jì)算灰霾天氣下細(xì)顆粒物的消光,顆粒物的消光作用,能見度下降的來源解析,CMB模型- Mie理論的耦合模型,4、確定第j個源對于受體細(xì)顆粒物消光系數(shù)的的相對貢獻(xiàn),3、確定第j個源就受體細(xì)顆粒物中第i種