重庆市当前能见度改善面临的挑战:基于PM2.5吸湿增长特性的角度
编号:3513
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更新:2023-04-16 15:06:59 浏览:585次
快闪报告
摘要
大气能见度(VIS)的高低可以反映环境细颗粒物(PM2.5)的总体消光能力。中国自2013年以来持续减排,但各地区伴随细颗粒污染导致的低能见度事件(VIS <10 km)仍频繁发生。有研究表明,能见度与气象条件和PM2.5质量浓度呈现复杂的非线性响应,而颗粒物的消光效率取决于其微物理和化学性质,特别是粒子的吸湿特性(Cheng et al., 2017)。重庆作为四川盆地的典型代表性城市,雾霾等低能见度现象常年存在,其背后的理化影响机制尚不明确。本研究利用重庆主城区2015-2021年能见度、相对湿度(RH)等气象数据、PM2.5质量浓度及化学组分等资料,系统分析了重庆市低能见度的变化趋势,推算了单位质量消光效率(MEE)和光学吸湿增长因子(f(RH))(Mukherjee & Toohey, 2016)、光学吸湿性参数κsca(Brock et al., 2016)、气溶胶液态水含量(ALWC)(Wu et al., 2018)等,旨在探究气溶胶吸湿特性和化学组成对重庆市能见度长期变化特征的影响。结果表明,2015-2021年重庆市PM2.5平均浓度降低了37.7%,然而,低能见度的改善并不明显,2021年VIS <10 km的发生频率仍大于50%,其中5km≤VIS<10km发生频率相比2015年仅降低4.2%。季节趋势上,秋季能见度改善最佳,VIS≥15km(VIS<10km)的增加(减少)幅度均最大。冬季的能见度改善面临最严峻的挑战,2021年冬季平均VIS仅8.06±5.26km,且VIS<10km发生频率超过70%。气溶胶光学吸湿能力总体呈上升趋势,年平均κsca从0.25±0.01升至0.48±0.09,且2021年平均环境湿度更高,f(RH)普遍高于2015年。VIS<10km时,颗粒物的主导组分由SO42-转变为吸湿性更强的NO3-,且消光效率更高的二次无机盐(SNA)占比上升;ALWC与PM2.5浓度和RH均呈正相关,虽然2021年平均ALWC降低40.5%,但5km≤VIS<10km对应的ALWC/PM2.5相对2015年增大33.8%。与此同时,RH的升高使得ALWC上升,增强了SO2、NO2的液相反应,进而促进SNA的生成。而一方面SNA对应更高的MEE,另一方面fSNA的增多又会提高气溶胶整体的吸湿能力,这一正反馈机制会进一步加剧因颗粒物吸湿增长造成的ALWC增多,最终导致能见度的下降,且高湿环境下影响更为显著。考虑到重庆地区特殊的山地地形和高湿静稳等气候条件,该地区未来能见度的改善,除了继续执行严格的减排措施,同时也要有效管控特别是NO2等前体物的排放,减少二次无机盐的生成。
关键词
能见度;相对湿度;PM2.5;吸湿特性;二次无机盐
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