半干旱地区大气颗粒物浓度及粒径谱特征的观测研究

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1、第３０卷第５期中国沙漠Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５２０１０年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＥＳＥＲＴＲＥＳＥＡＲＣＨＳｅｐ．２０１０文章编号：１０００－６９４Ｘ（２０１０）０５－１１８６－０８半干旱地区大气颗粒物浓度及粒径谱特征的观测研究王振海，张武，史晋森，黄建平，陈艳，闭建荣，张北斗（兰州大学大气科学学院／半干旱气候变化教育部重点实验室，甘肃兰州７３００００）摘要：采用兰州大学半干旱气候和环境观测站（ＳＡＣＯＬ）２００７年１１月１日至２００８年１０月３１日的ＡＰＳ－３３２１粒径谱仪的连续观测资料，对该地区大气颗粒物的浓度变化和粒径分布特征进行分析研究。

2、结果表明，该地区颗粒物浓度年变化呈单峰值型，无论是数浓度还是质量浓度峰值均出现在１２月，数浓度６月最低，质量浓度９月最低；和其他地区相比，无论数浓度还是质量浓度，均低于污染较严重的城市，但高于内陆清洁地区。数浓度和质量浓度平均日变化均呈单峰值型，都在上午１１：００ＢＳＴ左右达到峰值，下午１８：００ＢＳＴ左右达到谷值，但质量浓度峰值出现时间随季节而有所差异。颗粒物浓度的年变化和背景风场主导风向的年际变化有一定关系，而局地垂直风速及水平风向的昼夜转换对颗粒物浓度的日变化有较大的影响。数浓度粒径谱分布特征呈单峰值型，主要集中在０．６７３μｍ左右；质量

3、浓度粒径谱分布特征呈双峰值型，第一个峰值出现在０．７７７μｍ左右，第二个峰值出现在５．０４８μｍ左右。降水对大于１μｍ的粒子的去除效果非常明显。当沙尘天气发生时，数浓度和质量浓度与背景天气条件下相比增大了２２％和１２７％。关键词：大气颗粒物；质量浓度；数浓度；粒径谱分布；气象条件中图分类号：Ｐ４２７．２文献标识码：Ａ气溶胶颗粒物是指固态或液态微粒分散在气体黄土高原半干旱地区是半湿润与干旱地区的气［８］中形成的相对稳定的悬浮体系，通常也称为大气颗候变化敏感过渡带。近年来，干旱、半干旱地区的粒物或者粒子，其空气动力学直径为０．００３～１００荒漠化问

4、题正在加剧，风蚀荒漠化面积已经达到了［１］。它与气候变化及环境有着密切的关系，能够２［９］。而黄土高原半干旱地区西北为西μｍ１６０．７万ｋｍ作为云的凝结核，通过改变云量、云的成分及其沉降起吐鲁番、哈密地区，东至甘肃河西走廊的我国西北［２－３］［１０］［１１］来影响大气水循环。同时，大气颗粒物又是造成地区最大的强沙尘暴出现区域。根据许炯心［４］大气污染的重要原因之一。颗粒物影响能见度、降的研究，年降水量为３００ｍｍ左右的半干旱区域也水和辐射平衡，产生“负温室效应”等。有些颗粒物本是原生沙尘暴带与次生沙尘暴带之间的超常不稳定［１２］身就是致癌、致畸

5、、致突变物质；有些颗粒物具有复杂带，存在着跃变现象。陶健红等研究发现河西走［５］的表面，对有毒物质的吸附特别强；目前已有众多廊的沙尘活动能使兰州沙尘影响日ＰＭ１０浓度增加［１３］的流行病学研究证明城市颗粒污染物与人群中呼吸数倍，贾晓鹏等根据１９９９—２００１年监测资料，表道疾病的发病率明显相关，而主要的研究都集中在直明河西走廊城市空气中ＴＳＰ含量年平均值在沙尘［６－７］径小于１０μｍ的大气可吸入颗粒物方面。事件和非沙尘事件期间的比率约为４～８倍。任朝［１４］大气颗粒物浓度是表征颗粒物空间分布的基本霞，杨达源的研究也表明近５０ａ来由于气候变参数之

6、一，一般用质量浓度和数浓度来表示；颗粒物暖，使蒸发量增大，塔克拉马干沙漠、河西走廊沙漠的粒径大小是关系到颗粒物在大气中的寿命、传输区和柴达木沙漠区的干旱危害加剧，这必然导致沙及对环境和人体健康影响的重要参数。进行颗粒物漠化进程的加速。而日趋严重的荒漠化在一定的天浓度和粒径分布的观测研究，可以为深入理解颗粒物气条件下又会导致这一地区大气中沙尘气溶胶的增的性质和及其对气候与环境的影响提供重要的参数。加，从而影响局地乃至全球能量收支和辐射平衡。收稿日期：２００９１２１５；改回日期：２０１００２２０基金项目：国家自然科学基金重点项目（４０６３３１７）资

7、助作者简介：王振海（１９７８—），男，青海西宁人，工程师，硕士研究生，研究方向为大气辐射和遥感。Ｅｍａｉｌ：ｍｙｄｒａｇｏｎｍｉｎｅ＠１６３．ｃｏｍ　　通讯作者：张武（Ｅｍａｉｌ：ｗｚｈａｎｇ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）第５期王振海等：半干旱地区大气颗粒物浓度及粒径谱特征的观测研究目前国内对大气颗粒物的研究大多集中沿海大１．２仪器和资料［１５－１７］［１８］城市，染较严重的内陆大城市。李学彬等对厦门地区的气溶胶变化特征进行了研究。王１．２．１采样仪器［１９］鑫等利用２００２年兰州地区春季背景大气、沙尘观测采用的仪器是美国ＴＳＩ公司的ＡＰＳ－３３２

8、１状况下大气气溶胶的实测资料，对不同天气状况下型空气动力学粒径谱仪。ＡＰＳ－３３２１型粒径谱仪通大气气溶胶（ＴＳＰ）的质量浓度和飘尘（ＰＭ１０）的粒过