西安地区气溶胶微物理特性及其吸湿性研究

摘要

气溶胶微物理特性对研究大气物理化学过程有重要的意义。气溶胶微物理参量随着污染情况的不同而发生变化，同时与气象条件相互作用，还会影响到大气能见度、污染指数等特征。本文利用宽范围粒径谱仪、能见度仪及气象观测系统数据对西安地区的气溶胶微物理特性及吸湿特性进行了研究。 利用粒径谱仪数据研究了西安地区气溶胶的微物理参量变化特征，研究了一次雾霾过程前后的气溶胶粒径谱分布变化情况，对不同污染程度下的气溶胶粒径谱分布进行了对比分析，研究了数浓度的日变化信息。 利用粒径谱仪和气象观测数据研究了西安地区气溶胶的吸湿增长特性，提出了气溶胶复折射率及雷达比的计算方法，并且计算出了不同污染情况下的气溶胶复折射率、雷达比及气溶胶吸湿性增长因子变化特性，研究了不同污染程度雷达比的变化特征，同时给出了气溶胶吸湿性对能见度的影响情况。 对气溶胶微物理参量、能见度和气象条件的相关性进行了研究分析。为了更深入地研究低能见度与其影响因素之间的相关性，将相对湿度和体积浓度数值分段，研究分析了能见度与体积浓度、相对湿度的相关性。分析得出高气溶胶体积浓度是引起西安地区低能见度事件的关键影响因素，出现重度雾霾天时的相对湿度通常在65%～90%之间。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 气溶胶微物理特性研究

1.2.2 大气气溶胶吸湿性增长研究方法

1.2.3 大气气溶胶光学特性研究

1.3 论文主要内容

2 西安地区气溶胶谱分布及微物理参量分析

2.1 气溶胶粒径谱分布及数据采集

2.1.1 观测地点介绍

2.1.2 采样仪器介绍

2.2 雾霾天气与晴天的微物理特性对比分析

2.2.1 气象条件和污染物浓度

2.2.2 颗粒的数浓度和尺寸分布

2.2.3 数浓度的日变化

2.2.4 数浓度、表面积、质量浓度谱分布

2.3 一次持续重度污染天气过程中微物理参量的观测与分析

2.3.1 资料来源

2.3.2 一次重度污染过程下气溶胶的数浓度日变化特征

2.3.3 一次重度污染过程下气溶胶的数浓度谱和体积浓度谱分析

2.3.4 不同污染条件下颗粒物数浓度变化分析

2.4 本章小结

3 气溶胶吸湿性增长特性的观测与分析

3.1 气溶胶的吸湿性增长

3.1.1 气溶胶吸湿性增长特性探测方法

3.2 复折射率的计算方法和对能见度的影响

3.2.1 相对湿度对数浓度谱分布的影响

3.2.2 不同复折射率下湿度对消光系数的影响

3.2.3 不同复折射率下湿度对能见度的影响

3.2.4 复折射率的计算方法

3.3 相对湿度对消光系数和能见度的影响

3.4 气溶胶吸湿增长因子的计算与分析

3.5 雷达比的统计和分析

3.5.1 相对湿度对雷达比的影响和分析

3.5.2 雷达比的统计分析

3.5.3 雷达比的年变化统计特征

3.6 总结与分析

4 微物理参量、能见度和气象条件的相关性分析

4.1 雾霾天数浓度和气象条件相关性分析

4.2 能见度、PM浓度及相对湿度的关系

4.2.1 重度污染过程中能见度与PM浓度及相对湿度的关系

4.2.2能见度和PM质量浓度及相对湿度的年统计分析

4.3 体积浓度和相对湿度对能见度的影响

4.4 消光系数Kex对相对湿度和气溶胶体积浓度的依赖性

4.5 总结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果