中国飞机探测O3,SO2,NOx,CO和气溶胶资料分析.pdfVIP

中国飞机探测 O3, SO2, NOx, CO 和气溶胶资料分析 权建农，张蔷，黄梦宇 北京市人工影响天气办公室，北京，100089 人类活动向大气中排放大量的污染物（包括气体和颗粒物），这些污染物不仅 对人类健康和生态系统产生危害，还会通过直接或间接的方式区域和全球气候变 化。近年来中国经济的快速发展带来了一系列的环境问题，目前我国的学者在这 方面做了大量工作。但是由于受条件的限制，研究的对象多集中于近地面大气， 而对几千米高空大气污染的认识相对薄弱。在目前中国人影工作飞机增雨的平台 之上，我们开展了污染气体（O3, SO2, NOx, CO），颗粒物，云凝结核（CCN）， 云滴和雨滴谱的飞机观测研究。意在认识我国高空大气污染物的分布状况和特 点，高空气溶胶的谱分布及其对我国区域降水和气候的影响。 探测仪器包括：Thermo Environmental Instruments (TEI) Inc. Model 49i 臭氧分析仪，检测线为 0.5ppbv，精度为±1 ppbv；TEI Model 42iTL 氮氧化物 （NO-NO2-NOx）分析仪，检测线为0.025 ppbv；TEI Model 48i-Trace Level CO 分析仪；TEI Model 43 i-TLE SO2 分析仪，检测线为 0.05 ppbv；AIMMS20（测 量温湿压风）；CAPS测量仪（Cloud Aerosol and Precipitation Spectrometer 0.6-1550μm ）；PIP(Precipitation Imaging Probe 100-6200μm)；气溶胶探头 PCASP-SPP200(0.1-3μm)和 CCN（cloud condensation nuclei counter）。可以 对大气和云中 0.1μm-6400μm 的各种粒子进行连续监测和自动记录，其中 PCASP-SPP200采样头前面包括一个除湿器，因此PCASP-SPP200仪器得到的资料 为干气溶胶粒子的谱分布。 通过对资料的分析得到以下结果：1）我国城市上空 O3 的垂直分布与欧美国 家存在较大差异，这可能归因于我国能源结构与国外的差异导致的 O3 前体物 （NOx，VOC）排放与国外有很大不同。在北京、徐州和无锡三个城市飞机探测的 O3 浓度资料显示，在这 3 个城市近地面观测的 O3 浓度较低，为 30-60ppbv，最 高浓度出现在800-1500m高度处，其浓度能够达到80-100ppb，在此高度之上， O3浓度逐渐下降，至3000mO3浓度约为40-80ppb。这与在Paris, NewYork, and Tokyo(Ding et al., 2007)的观测存在明显的差异，这些观测显示在4000m高度 内，O3 浓度随高度升高而升高。在中国能源以煤炭为主，在总能源中所占的比 例为 70%，而煤炭在全世界总能源中所占比例仅为 20%。由于煤炭燃烧所排放的 VOC低于石油，这使得中国城市大气中VOC的浓度明显低于欧美等发达国家 （Tie et al., 2006）。而中国城市大气中NOx的浓度则相对较高(Zhou et al., 2008)， 近地面相对高浓度的NOx限制了O3生成；2）得到了北京地区大气气溶胶谱分布 及其随湿度增长的曲线，为今后该领域的数值模拟研究提供了必要的资料。CAS 气溶胶浓度（0.6-50μm ）随湿度呈指数增加，相对湿度在70%以下时，其浓度通 常为几十个/cm3 3 3 ，但是当相对是度增加到80%以上时，其浓度增加到10 个/cm ， 2 利用指数增长统计的 CAS 浓度与湿度的相关系数 R =0.94。模拟的颗粒物吸湿性 增长与观测值比较接近。 参考文献： Ding A. J., T. Wang, V. Thouret, J.-P. Cammas, and P. Nedelec. Tropospheric ozone climatology over Beijing, ACPD 7, 9795–9828, 2007 。 Tie, X., G. P. Brasseur, C. Zhao, C.