灰霾等高濃度氣溶膠中主要污染物粒子散射特性的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市化節(jié)奏越來(lái)越快，汽車(chē)數(shù)量大規(guī)模增加，人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)造成細(xì)粒子氣溶膠污染現(xiàn)象不斷加重，灰霾天氣日益增加，在國(guó)內(nèi)存在四個(gè)灰霾現(xiàn)象較為嚴(yán)重的地域：京津唐地區(qū)、四川盆地、珠三角以及長(zhǎng)江三角洲地域，表現(xiàn)出產(chǎn)生頻率逐漸增加、成霾面積不斷擴(kuò)大的特征。像北上廣等地，全年不止1/3天數(shù)都是灰霾天氣，更有甚者超過(guò)一半。而面對(duì)細(xì)粒子本身體積小、質(zhì)量輕、較難沉降和濾除的特點(diǎn)，沙塵、灰霾等大氣渾濁現(xiàn)象很難得到有效控制。因此，人類(lèi)的生存生活

2、和地球氣候環(huán)境嚴(yán)重受到影響，為此對(duì)灰霾、沙塵等高濃度氣溶膠的研究成為目前討論的熱點(diǎn)，引起了科學(xué)界高度重視。
　　本文主要從以下幾個(gè)方面討論了灰霾等高濃度氣溶膠條件下的有關(guān)散射傳輸問(wèn)題的研究進(jìn)展；(1)大氣氣溶膠粒子的物理光學(xué)特性；(2)粒子吸濕變化對(duì)粒子散射傳輸?shù)挠绊懀?3)氣溶膠偏振反射特性；(4)地氣間多次散射問(wèn)題，高濃度氣溶膠條背景下矢量輻射傳輸建模的研究。同時(shí)，由于大氣氣溶膠對(duì)光線有散射和吸收作用，其消光效應(yīng)直接影響大氣的

3、能見(jiàn)度，相關(guān)的散射理論有：瑞利散射，米散射，以及非球形粒子的T矩陣方法和DDA理論等等。
　　灰霾發(fā)生時(shí)微粒(D<2.5μm)中水溶性離子NH4+、NO3-和 SO42-的濃度遠(yuǎn)大于正常天氣，它們是PM2.5的主要化學(xué)成分，主要以銨鹽的形式存在。這些高濃度的銨鹽有利于生成二次顆粒物，造成能見(jiàn)度低下，促使灰霾形成，因此，灰霾期間顆粒物較非灰霾日偏酸性，除此之外，元素碳和有機(jī)碳也會(huì)促成灰霾的形成。而PM2.5化學(xué)成分受地域和污染源的影

4、響會(huì)產(chǎn)生很大差異,目前含量較多的成分是硫酸銨，硫酸，硝酸銨和碳質(zhì)氣溶膠粒子等。
　　因此，本文主要以上述氣溶膠粒子為研究對(duì)象，分別以Mie理論和T矩陣方法研究了對(duì)應(yīng)組分的單個(gè)球形粒子和非球形粒子的散射特性，非球形微粒形狀主要包括橢球形（長(zhǎng)短軸比為1/2,1/3,2/1），圓柱形（直徑與長(zhǎng)度比為1/2,1/3,2/1）和切比雪夫形（其多項(xiàng)式n=2，形變參數(shù)為-0.1和0.1）三種。重點(diǎn)分析了對(duì)應(yīng)粒子的消光、散射和吸收效率因子隨尺度參