对于南京一次持续性雾霾事件分析外文翻译资料

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对于南京一次持续性雾霾事件分析

Hanqing Kang, Bin Zhu, Jifeng Su, Honglei Wang, Qiuchen Zhang, Fei Wang

摘要：在2009年10月15日至31日，南京及其周边地区发生了长时间的雾霾事件。通过分析这一污染事件期间的大气环境的气溶胶，化学和光学性质发现：长期以来，长江三角洲地区受高压系统的控制，表面压力梯度极小；非常低的地面风速，稳定的分层大气和较低的混合水平深度抑制了空气污染物的运输和扩散。回溯轨迹分析显示：在此次污染过程中当地排放和区域运输产生巨大影响。 艾特肯模式和粗模式中颗粒的平均日变化具有双峰分布，主要受大气边界层日变化和人为排放的影响。累积模式中颗粒主要受大气边界层日变化的影响;而新颗粒的形成过程对于成核模式的颗粒来说很重要。气溶胶颗粒数浓度的峰值转移到拥有较大粒径的颗粒，这可能是由于雾霾有利于累积模式气溶胶粒子通过艾特肯模式颗粒的碰撞和凝结。 NO₃^- / SO₄^2-的高比率表明，在长江三角洲地区，交通影响变得越来越重要。平均气溶胶散射系数为696.7plusmn;445.4 M m^-1，主要是由于污染过程中显著增加的0.6〜1.4mu;m粒径的粒子。较高的累积模式粒子数量和较高的相对湿度是一次雾霾过程中大气能见度减小的主要原因。

关键词：持续性雾霾过程 气溶胶 大气边界层 南京

1. 介绍

Husar等（1997）发现，南亚经常被一种称作亚洲布朗云的褐色气溶胶云覆盖，。褐色雾霾由许多种类的气溶胶如硫酸盐，硝酸盐，黑碳，有机碳，灰尘等组成，这些成分主要来自于化石燃料的燃烧和生物质的燃烧。先辈们的研究表明：颗粒可以通过散射和吸收可见光降低可见度（Malm et al.,1994; Malm et al.,1996; Latha和Badarinath，2003; Kim et al.,2006）。雾霾污染引起的能见度降低不仅会增加交通拥堵，还会导致呼吸系统和心血管疾病（Husar et al.,1979; Husar et al.,1981; Husar et al.,2000; Leavey 和Sweeney，1990; Hornberg et al.,1998; Schichtel et al.,2001; Field et al.,2004; Chang et al.,2009）。此外，雾霾还会通过散射和吸收太阳辐射对农业，气候和生态系统产生影响（Sachweh和Koepke，1995; Davies和Unam，1999; Ramanathan et al.,2001）。

改革开放以来，中国经济发展迅速，城镇化不断推进，能源消费持续增长。随之而来的后果就是雾霾的频频发生，这已然成为城市环境的一个备受关注的问题。目前在中国有四个雾霾污染问题严峻的地区：环渤海地区，长江三角洲地区，珠江三角洲地区以及四川盆地。长三角地处太平洋西海岸，是中国经济发展势头最猛的地区。过去十年来，长江三角洲的雾霾污染日益增加（Tie et al.,2006; Fu et al.,2008; Che et al.,2009; Deng，2011）。虽然已有一些研究（Xu et al.,2002; Qian et al.,2008; Yin et al.,2009; Gao et al.,2009）在讨论该地区的气溶胶性质，但对于长期持续的雾霾污染过程的研究还是很有限。

南京作为长三角的第三大城市，占地面积6500多平方公里，人口大约800万。而随着人口的快速增长（部分由于农民工流入）和能源消耗，霾污染已成为南京最重要的环境问题之一。 Tong 等 （2007）发现，从1961年到2005年，雾霾天气发生的次数持续增加。

2009年10月15日至31日，南京发生了严重雾霾事件。这篇文章就此次严重雾霾事件进行调查，分析此过程中的气象条件和气溶胶的物理，化学和光学性质。

1. 方法介绍

2.1数据和站点信息

南京信息工程大学位于南京北郊，距离市中心约15公里，具备同时监测气溶胶性质，可见度和气象因素的仪器，场地等各项条件。校园以东2公里有一个钢厂，东北10公里处还有一个化工园区，校园西面和北面均为住宅区和农田。它是快速发展的长三角郊区的缩影，大多数气溶胶和大雾监测器都放在这里（Kang et al.,2009; Liu et al.,2010; Liu et al.,2011; Lu et al.,2010 ）。2009年10月19日至11月1日进行了实地考察，并没有涵盖整个烟雾污染事件发生的区域（2009年10月15日至31日）。本文中南京2009年10月的日常空气污染指数（API）取自中华人民共和国环境保护部官网（http://datacenter.mep.gov.cn/TestRunQian/air_dairy.jsp）。NCEP GDAS 1°times;1°气象数据（ftp://arlftp.arlhq.noaa.gov/pub/archives/gdas1/）用于初始化混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型4.8（HYSPLIT-4）。

2.2仪器介绍

使用宽范围粒子光谱仪（WPS;MSP Corporation型号1000XP）测量在0.01-10mu;m范围内的气溶胶粒度分布。该仪器结合差分迁移率分析（DMA），缩合颗粒计数（CPC）和激光粒子光谱（LPS）的原理。 DMA可以使用24或48或96个通道将尺寸范围从10到500 nm的颗粒分类。在本研究中，我们选择了48个通道的采样模式。 CPC测量来自DMA的气溶胶出口的颗粒的数量浓度。 LPS是一种单颗粒广角光学传感器，用于测量尺寸为0.35至10mu;m的固定24通道的粒径。在本研究中，一个采样周期设定为5分钟。使用FA-3气溶胶粒度分布取样器，用Teflon过滤器收集小于10mu;m的颗粒进行质量和离子分析。使用Mettler Toledo MX5电子测定过滤器质量。通过Dionex ICS-2000色谱系统分析颗粒的离子组成。气溶胶光散射系数由型号3563积分浊度计（TSI Incorporated）监测，其具有以450nm（蓝色），550nm（绿色）和700nm（红色）波长为中心的三个带通滤光片。

3.结果与讨论

3.1描述持久性阴霾污染事件

API是一种简单而广义的描述中国空气质量的方式，可以通过由二氧化硫（SO₂），二氧化氮（NO₂）和悬浮颗粒物（PM₁₀）的浓度计算得到。个别得分被平均分配到每个污染物，最终的API是这三个分数中最高的。每个污染等级的API限值及其各部分的相应质量浓度见表1。2009年10月15日至31日，南京及周边地区发生持续性的空气污染过程。2009年10月南京及其附近城市的API 也如图1所示。这些城市的API值从10月15日至28日持续的增加，达到甚至超过了中国空气质量标准二级（100）的极限。当API高于100时，我们将其定义为雾霾污染过程。南京的API在10月16日至30日期间保持在100以上，平均值为125，是全年所有城市的最高值。 11月1日一个冷锋经过长江三角洲地区，由于强风和较大的降水强度，空气污染物开始减少，这些城市的API降至约50。由于主要污染物是气溶胶，我们将这一过程命名为“持续性的雾霾事件”

表1 每个污染等级的API限值及其各部分的相应质量浓度

Table 1 The API limit and corresponding mass concentration

of each component.

图1 2009年10月1日至11月2日，南京，合肥，上海，镇江，苏州，扬州的日常API。

Fig 1 Daily API in Nanjing, Hefei, Shanghai, Zhenjiang, Suzhou and Yangzhou from

October 1 to November 2, 2009.

3.2气象因素

气象条件往往在空气污染物的运输，扩散和沉积中发挥了重要作用。稳定的大陆高压和低压系统是有利于形成中尺度和大规模污染的主要天气系统（Chen et al.,2007; Zhu et al.,2010）。图2a是2009年10月20日8点东亚地区的天气模式。从这张地图可以看出，长三角地区受高压系统的控制，等压线的稀疏表明该系统的大规模停滞。在这个持久的污染过程中，表面模式与图2a所示相似。 这种天气系统将导致较低的地面风速和稳定的分层大气，有利于空气污染物的积聚。为了了解穿过南京的航空运输路线，我们进行了HYSPLIT-4的后向轨迹分析。图3给出了2009年10月20日至30日的72小时后向轨迹和MODIS火灾分布的聚类分析结果。聚类分析清楚地显示出了三个主要路线：第一条路线是西北的远程运输过程，仅占空运量的8％；第二条途径是最重要的，大约占66％的空中交通运输；第三条路径则表明，大约26％的空气质量来自西南方向。沿第三条路线发生大量火灾，意味着这种雾霾污染事件有一部分受到生物量燃烧的影响。11月1日，冷锋通过了长江三角洲地区（图2b），意味着持续性的空气污染事件的结束。

图2 东亚地区的天气情况如下：a）08年10月20日，b）2009年11月1日。

Fig 2 Surface weather patterns over the eastern Asia at 0800 LST on a) October 20, 2009 and b) November 1, 2009.

图3 2009年10月20日至30日，72小时后向轨迹和MODIS火灾分布（点）的聚类分析。

Fig 3 Cluster analysis of 72 h back trajectories and MODIS fire distributions (dot) from October 20 to 30, 2009.

图4显示了2009年10月20日至31日南京当地气象条件下，将地面风，能见度，相对湿度，降雨量和日最大混合层深度作为时间的函数。污染时期主导风向为东风和南风，每小时平均风速小于5米/秒，不利于空气污染物的水平扩散。大气能见度小于10公里，并且在10月26日至30日污染严重时，平均值更小仅为2公里;此外，这些日子的相对湿度为72.5％，高于其他污染日的51.7％。较高的气溶胶

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