灰霾主要研究方向綜述

王同桂 張燦 吳莉萍 周志恩

摘要：從影響灰霾天氣的氣象因素、灰霾天氣的污染特征、灰霾觀測(cè)界定、單個(gè)霾粒子研究、灰霾數(shù)值模擬幾個(gè)方面，歸納了國(guó)內(nèi)外灰霾的主要研究成果，并提出了今后灰霾研究的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：灰霾；影響因素；污染特征；數(shù)值模擬；綜述

中圖分類號(hào)：X1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2014）0801803

[FL（2K2]

1引言

影響我國(guó)的灰霾、煙霧等天氣在空間分布上呈現(xiàn)出區(qū)域性特征，主要可以劃分為五大高發(fā)區(qū)，即以京津晉冀為中心的北方灰霾區(qū)；以長(zhǎng)江三角洲為中心的華東灰霾區(qū)；以珠江三角洲為中心的華南灰霾區(qū)；以烏魯木齊為中心的西北灰霾區(qū)和以成都為中心的西南灰霾區(qū)。但目前我國(guó)的灰霾研究主要集中在珠三角地帶，研究對(duì)象主要屬海陸交換相氣象特征。本文主要從以下幾個(gè)方面說(shuō)明國(guó)內(nèi)外灰霾的研究現(xiàn)狀。

2灰霾的定義和灰霾天氣的界定

國(guó)內(nèi)外對(duì)灰霾的認(rèn)識(shí)并沒有十分確切、統(tǒng)一的說(shuō)法。灰霾最早稱為霾，在中國(guó)，“霾字在3000多年前、自從有文字記載以來(lái)就已存在，而古人對(duì)霾現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)或許就更早[1]。國(guó)外對(duì)霾的認(rèn)識(shí)最早見于aze一詞的解釋，即顆粒物和氣體污染物導(dǎo)致的可察覺到的能見度降低。中國(guó)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》定義灰霾為[2]：“大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10km的空氣普遍有混濁現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處光亮物微帶黃、紅色，使黑暗物微帶藍(lán)色。吳兌[3]指出：“空氣中的灰塵、硫酸與硫酸鹽、硝酸與硝酸鹽、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ右材苁勾髿饣鞚幔曇澳：?dǎo)致能見度惡化，如果水平能見度小于10000m 時(shí)，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾（aze） 或灰霾（Ash aze） ，香港天文臺(tái)稱煙霞（aze） 。稱其為灰霾主要是由于霾粒子散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光比較多，看起來(lái)呈黃色或橙黃色，而且城市污染大氣氣溶膠中有許多黑炭粒子。

目前全國(guó)沒有統(tǒng)一的判別灰霾標(biāo)準(zhǔn)，南方大多是用相對(duì)濕度的某一閾值來(lái)區(qū)分，絕大多數(shù)定得相當(dāng)?shù)停虼藢⒔陙?lái)的一些灰霾天氣記為了輕霧或霧。而北方廣大地區(qū)由于濕度水平相對(duì)較低，易于區(qū)分霾和霧這兩種天氣現(xiàn)象，因此大多數(shù)地方未規(guī)定附加的相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)。吳兌[3]根據(jù)大氣中水溶性粒子的主要成分氯化鈉、硫酸銨等的相對(duì)濕度大都在80%左右，建議將相對(duì)濕度小于80%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化的天氣現(xiàn)象確定為霾，相對(duì)濕度大于90 %時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化確定為霧，相對(duì)濕度介于80 %～90 %之間時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分應(yīng)該是霾。

根據(jù)灰霾定義，判斷灰霾的另一個(gè)重要條件是能見度，測(cè)量能見度的主要儀器為激光雷達(dá)和能見度儀，兩者在精度、范圍和價(jià)格上有較大差異。據(jù)了解，目前氣象部門觀測(cè)能見度的主要方法主要是目測(cè)或器測(cè)、目測(cè)相結(jié)合的方法。霍文等[4]利用塔克拉瑪干沙漠腹地氣象自動(dòng)站水平能見度觀測(cè)資料，通過(guò)對(duì)器測(cè)（Dais自動(dòng)氣象站）和目測(cè)值的數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，器測(cè)水平能見度值約是目測(cè)的2倍，因此，能見度測(cè)量方法的不同也為灰霾天氣的判斷帶來(lái)一定影響。

3灰霾天氣的影響因素和污染特征

灰霾的時(shí)間和空間變化規(guī)律，受到廣泛的關(guān)注，許多研究通過(guò)研究灰霾的物理化學(xué)特性來(lái)解釋灰霾的影響、來(lái)源、形成和傳輸。灰霾天氣下，能見度明顯降低，氣象條件和污染物是兩個(gè)主要影響因素。

溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等氣象條件會(huì)影響氣溶膠的擴(kuò)散，或通過(guò)改變氣溶膠的性質(zhì)和形成，進(jìn)而影響能見度，另外，溫度和濕度還會(huì)影響氣溶膠或前體氣態(tài)物質(zhì)的排放速率。

顆粒物對(duì)能見度的影響主要是散射和吸收作用。測(cè)量結(jié)果表明，直徑小于1μm的細(xì)粒子在光的散射和吸收中起支配作用；氣溶膠總的消光系數(shù)的90%來(lái)自細(xì)粒子。北京研究表明，PM2與大氣能見度線性相關(guān)系數(shù)高達(dá)096[6]。吸收效應(yīng)主要與元素碳（又稱碳黑）有關(guān)，元素碳主要來(lái)自于以柴油車為主的流動(dòng)源，它的光吸收系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它光吸收物質(zhì)，是透明顆粒的2～3倍[7] 。另外，一些研究表明[8，9]，氣體對(duì)能見度也有一定影響。

31氣象因素的影響

usar[10]等對(duì)美國(guó)地區(qū)灰霾研究表明，高溫度和高相對(duì)濕度下灰霾的消光系數(shù)較高；風(fēng)速影響氣溶膠粒子的擴(kuò)散，如果是由于本地源排放造成的灰霾，則風(fēng)速越小，灰霾消光系數(shù)越高；如果是區(qū)域性的灰霾，那么風(fēng)速與消光系數(shù)的相關(guān)性不明顯。風(fēng)向主要可用于判斷造成灰霾天氣的污染物來(lái)自于本地源還是外地源。Baik等[11]認(rèn)為相對(duì)濕度能影響大氣顆粒物消光系數(shù)的主要原因是顆粒物的粒徑分布會(huì)隨相對(duì)濕度的改變而改變。這是因?yàn)楹兴苄曰衔锏念w粒物粒徑會(huì)隨著這些化合物的吸濕而增大，所以當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)70%或小于30%時(shí)，硫酸鹽或硝酸鹽對(duì)光線的消光貢獻(xiàn)更大。譚吉華[12]對(duì)廣州灰霾期間氣溶膠的研究表明，相對(duì)濕度是影響大氣能見度最主要的氣象因子，較高相對(duì)濕度（大于80%）和小風(fēng)速（地風(fēng)速小于1m/s）是造成低能見度的主要?dú)庀髼l件。

32顆粒物和氣體污染特征

usar的研究?jī)H考慮了氣象因素對(duì)灰霾消光系數(shù)的影響，灰霾粒子的粒徑、成分也是影響氣溶膠消光系數(shù)的重要因素，研究表明，灰霾天氣下的細(xì)粒子主要有種類型，分別為硫酸鹽、有機(jī)物、土壤（或地殼礦物質(zhì)）、元素碳（或黑碳）和硝酸鹽。

sai[13]在臺(tái)灣能見度研究中，發(fā)現(xiàn)影響灰霾的主要因素為細(xì)顆粒物（<298μm）的濃度、細(xì)顆粒物中硫酸鹽和硝酸鹽的濃度以及相對(duì)濕度。同樣，Sisler[14]對(duì)細(xì)粒子成分的研究結(jié)果也表明，高濕伴生的高濃度硫酸鹽是影響能見度的最大因素，硝酸鹽和有機(jī)物是第二大因素。而Appel[1]等則認(rèn)為，細(xì)粒子硝酸鹽顆粒對(duì)光的散射效應(yīng)比硫酸鹽更強(qiáng)。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局于國(guó)家公園管理署（National Park Serice）建立了覆蓋整個(gè)美國(guó)的能見度長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在美國(guó)多數(shù)地區(qū)，大氣中的硫酸鹽粒子是區(qū)域霧霾的主要影響因素；在美國(guó)東部地區(qū)，硫酸鹽對(duì)區(qū)域霧霾的貢獻(xiàn)率為68%，有機(jī)碳為16%；在美國(guó)西部地區(qū)，大氣中的硫酸鹽和有機(jī)碳都很重要；而在加利福尼亞州南部，大氣中的硝酸鹽是區(qū)域霧霾的最大影響因素。由于不同區(qū)域的大氣污染特點(diǎn)不同，因此在結(jié)論上也有地域特點(diǎn)，譚吉華[12]的研究表明：廣州灰霾天氣期間，總碳和硝酸鹽是影響能見度的主要因素，非灰霾天氣下，總碳和硫酸鹽是造成大氣能見度降低最主要的影響因素，灰霾天氣下有機(jī)碳、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和元素碳的濃度分別為非灰霾天氣的47、37、97、32和23倍。綜合以上研究結(jié)果可知，高濕度、大氣細(xì)粒子中的硫酸鹽、硝酸鹽及有機(jī)碳是影響區(qū)域灰霾的主要因素。endprint

摘要：從影響灰霾天氣的氣象因素、灰霾天氣的污染特征、灰霾觀測(cè)界定、單個(gè)霾粒子研究、灰霾數(shù)值模擬幾個(gè)方面，歸納了國(guó)內(nèi)外灰霾的主要研究成果，并提出了今后灰霾研究的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：灰霾；影響因素；污染特征；數(shù)值模擬；綜述

中圖分類號(hào)：X1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2014）0801803

[FL（2K2]

1引言

影響我國(guó)的灰霾、煙霧等天氣在空間分布上呈現(xiàn)出區(qū)域性特征，主要可以劃分為五大高發(fā)區(qū)，即以京津晉冀為中心的北方灰霾區(qū)；以長(zhǎng)江三角洲為中心的華東灰霾區(qū)；以珠江三角洲為中心的華南灰霾區(qū)；以烏魯木齊為中心的西北灰霾區(qū)和以成都為中心的西南灰霾區(qū)。但目前我國(guó)的灰霾研究主要集中在珠三角地帶，研究對(duì)象主要屬海陸交換相氣象特征。本文主要從以下幾個(gè)方面說(shuō)明國(guó)內(nèi)外灰霾的研究現(xiàn)狀。

2灰霾的定義和灰霾天氣的界定

國(guó)內(nèi)外對(duì)灰霾的認(rèn)識(shí)并沒有十分確切、統(tǒng)一的說(shuō)法。灰霾最早稱為霾，在中國(guó)，“霾字在3000多年前、自從有文字記載以來(lái)就已存在，而古人對(duì)霾現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)或許就更早[1]。國(guó)外對(duì)霾的認(rèn)識(shí)最早見于aze一詞的解釋，即顆粒物和氣體污染物導(dǎo)致的可察覺到的能見度降低。中國(guó)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》定義灰霾為[2]：“大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10km的空氣普遍有混濁現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處光亮物微帶黃、紅色，使黑暗物微帶藍(lán)色。吳兌[3]指出：“空氣中的灰塵、硫酸與硫酸鹽、硝酸與硝酸鹽、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ右材苁勾髿饣鞚幔曇澳：?dǎo)致能見度惡化，如果水平能見度小于10000m 時(shí)，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾（aze） 或灰霾（Ash aze） ，香港天文臺(tái)稱煙霞（aze） 。稱其為灰霾主要是由于霾粒子散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光比較多，看起來(lái)呈黃色或橙黃色，而且城市污染大氣氣溶膠中有許多黑炭粒子。

目前全國(guó)沒有統(tǒng)一的判別灰霾標(biāo)準(zhǔn)，南方大多是用相對(duì)濕度的某一閾值來(lái)區(qū)分，絕大多數(shù)定得相當(dāng)?shù)停虼藢⒔陙?lái)的一些灰霾天氣記為了輕霧或霧。而北方廣大地區(qū)由于濕度水平相對(duì)較低，易于區(qū)分霾和霧這兩種天氣現(xiàn)象，因此大多數(shù)地方未規(guī)定附加的相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)。吳兌[3]根據(jù)大氣中水溶性粒子的主要成分氯化鈉、硫酸銨等的相對(duì)濕度大都在80%左右，建議將相對(duì)濕度小于80%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化的天氣現(xiàn)象確定為霾，相對(duì)濕度大于90 %時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化確定為霧，相對(duì)濕度介于80 %～90 %之間時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分應(yīng)該是霾。

根據(jù)灰霾定義，判斷灰霾的另一個(gè)重要條件是能見度，測(cè)量能見度的主要儀器為激光雷達(dá)和能見度儀，兩者在精度、范圍和價(jià)格上有較大差異。據(jù)了解，目前氣象部門觀測(cè)能見度的主要方法主要是目測(cè)或器測(cè)、目測(cè)相結(jié)合的方法。霍文等[4]利用塔克拉瑪干沙漠腹地氣象自動(dòng)站水平能見度觀測(cè)資料，通過(guò)對(duì)器測(cè)（Dais自動(dòng)氣象站）和目測(cè)值的數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，器測(cè)水平能見度值約是目測(cè)的2倍，因此，能見度測(cè)量方法的不同也為灰霾天氣的判斷帶來(lái)一定影響。

3灰霾天氣的影響因素和污染特征

灰霾的時(shí)間和空間變化規(guī)律，受到廣泛的關(guān)注，許多研究通過(guò)研究灰霾的物理化學(xué)特性來(lái)解釋灰霾的影響、來(lái)源、形成和傳輸。灰霾天氣下，能見度明顯降低，氣象條件和污染物是兩個(gè)主要影響因素。

溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等氣象條件會(huì)影響氣溶膠的擴(kuò)散，或通過(guò)改變氣溶膠的性質(zhì)和形成，進(jìn)而影響能見度，另外，溫度和濕度還會(huì)影響氣溶膠或前體氣態(tài)物質(zhì)的排放速率。

顆粒物對(duì)能見度的影響主要是散射和吸收作用。測(cè)量結(jié)果表明，直徑小于1μm的細(xì)粒子在光的散射和吸收中起支配作用；氣溶膠總的消光系數(shù)的90%來(lái)自細(xì)粒子。北京研究表明，PM2與大氣能見度線性相關(guān)系數(shù)高達(dá)096[6]。吸收效應(yīng)主要與元素碳（又稱碳黑）有關(guān)，元素碳主要來(lái)自于以柴油車為主的流動(dòng)源，它的光吸收系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它光吸收物質(zhì)，是透明顆粒的2～3倍[7] 。另外，一些研究表明[8，9]，氣體對(duì)能見度也有一定影響。

31氣象因素的影響

usar[10]等對(duì)美國(guó)地區(qū)灰霾研究表明，高溫度和高相對(duì)濕度下灰霾的消光系數(shù)較高；風(fēng)速影響氣溶膠粒子的擴(kuò)散，如果是由于本地源排放造成的灰霾，則風(fēng)速越小，灰霾消光系數(shù)越高；如果是區(qū)域性的灰霾，那么風(fēng)速與消光系數(shù)的相關(guān)性不明顯。風(fēng)向主要可用于判斷造成灰霾天氣的污染物來(lái)自于本地源還是外地源。Baik等[11]認(rèn)為相對(duì)濕度能影響大氣顆粒物消光系數(shù)的主要原因是顆粒物的粒徑分布會(huì)隨相對(duì)濕度的改變而改變。這是因?yàn)楹兴苄曰衔锏念w粒物粒徑會(huì)隨著這些化合物的吸濕而增大，所以當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)70%或小于30%時(shí)，硫酸鹽或硝酸鹽對(duì)光線的消光貢獻(xiàn)更大。譚吉華[12]對(duì)廣州灰霾期間氣溶膠的研究表明，相對(duì)濕度是影響大氣能見度最主要的氣象因子，較高相對(duì)濕度（大于80%）和小風(fēng)速（地風(fēng)速小于1m/s）是造成低能見度的主要?dú)庀髼l件。

32顆粒物和氣體污染特征

usar的研究?jī)H考慮了氣象因素對(duì)灰霾消光系數(shù)的影響，灰霾粒子的粒徑、成分也是影響氣溶膠消光系數(shù)的重要因素，研究表明，灰霾天氣下的細(xì)粒子主要有種類型，分別為硫酸鹽、有機(jī)物、土壤（或地殼礦物質(zhì)）、元素碳（或黑碳）和硝酸鹽。

sai[13]在臺(tái)灣能見度研究中，發(fā)現(xiàn)影響灰霾的主要因素為細(xì)顆粒物（<298μm）的濃度、細(xì)顆粒物中硫酸鹽和硝酸鹽的濃度以及相對(duì)濕度。同樣，Sisler[14]對(duì)細(xì)粒子成分的研究結(jié)果也表明，高濕伴生的高濃度硫酸鹽是影響能見度的最大因素，硝酸鹽和有機(jī)物是第二大因素。而Appel[1]等則認(rèn)為，細(xì)粒子硝酸鹽顆粒對(duì)光的散射效應(yīng)比硫酸鹽更強(qiáng)。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局于國(guó)家公園管理署（National Park Serice）建立了覆蓋整個(gè)美國(guó)的能見度長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在美國(guó)多數(shù)地區(qū)，大氣中的硫酸鹽粒子是區(qū)域霧霾的主要影響因素；在美國(guó)東部地區(qū)，硫酸鹽對(duì)區(qū)域霧霾的貢獻(xiàn)率為68%，有機(jī)碳為16%；在美國(guó)西部地區(qū)，大氣中的硫酸鹽和有機(jī)碳都很重要；而在加利福尼亞州南部，大氣中的硝酸鹽是區(qū)域霧霾的最大影響因素。由于不同區(qū)域的大氣污染特點(diǎn)不同，因此在結(jié)論上也有地域特點(diǎn)，譚吉華[12]的研究表明：廣州灰霾天氣期間，總碳和硝酸鹽是影響能見度的主要因素，非灰霾天氣下，總碳和硫酸鹽是造成大氣能見度降低最主要的影響因素，灰霾天氣下有機(jī)碳、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和元素碳的濃度分別為非灰霾天氣的47、37、97、32和23倍。綜合以上研究結(jié)果可知，高濕度、大氣細(xì)粒子中的硫酸鹽、硝酸鹽及有機(jī)碳是影響區(qū)域灰霾的主要因素。endprint

摘要：從影響灰霾天氣的氣象因素、灰霾天氣的污染特征、灰霾觀測(cè)界定、單個(gè)霾粒子研究、灰霾數(shù)值模擬幾個(gè)方面，歸納了國(guó)內(nèi)外灰霾的主要研究成果，并提出了今后灰霾研究的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：灰霾；影響因素；污染特征；數(shù)值模擬；綜述

中圖分類號(hào)：X1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2014）0801803

[FL（2K2]

1引言

影響我國(guó)的灰霾、煙霧等天氣在空間分布上呈現(xiàn)出區(qū)域性特征，主要可以劃分為五大高發(fā)區(qū)，即以京津晉冀為中心的北方灰霾區(qū)；以長(zhǎng)江三角洲為中心的華東灰霾區(qū)；以珠江三角洲為中心的華南灰霾區(qū)；以烏魯木齊為中心的西北灰霾區(qū)和以成都為中心的西南灰霾區(qū)。但目前我國(guó)的灰霾研究主要集中在珠三角地帶，研究對(duì)象主要屬海陸交換相氣象特征。本文主要從以下幾個(gè)方面說(shuō)明國(guó)內(nèi)外灰霾的研究現(xiàn)狀。

2灰霾的定義和灰霾天氣的界定

國(guó)內(nèi)外對(duì)灰霾的認(rèn)識(shí)并沒有十分確切、統(tǒng)一的說(shuō)法。灰霾最早稱為霾，在中國(guó)，“霾字在3000多年前、自從有文字記載以來(lái)就已存在，而古人對(duì)霾現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)或許就更早[1]。國(guó)外對(duì)霾的認(rèn)識(shí)最早見于aze一詞的解釋，即顆粒物和氣體污染物導(dǎo)致的可察覺到的能見度降低。中國(guó)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》定義灰霾為[2]：“大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10km的空氣普遍有混濁現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處光亮物微帶黃、紅色，使黑暗物微帶藍(lán)色。吳兌[3]指出：“空氣中的灰塵、硫酸與硫酸鹽、硝酸與硝酸鹽、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ右材苁勾髿饣鞚幔曇澳：?dǎo)致能見度惡化，如果水平能見度小于10000m 時(shí)，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾（aze） 或灰霾（Ash aze） ，香港天文臺(tái)稱煙霞（aze） 。稱其為灰霾主要是由于霾粒子散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光比較多，看起來(lái)呈黃色或橙黃色，而且城市污染大氣氣溶膠中有許多黑炭粒子。

目前全國(guó)沒有統(tǒng)一的判別灰霾標(biāo)準(zhǔn)，南方大多是用相對(duì)濕度的某一閾值來(lái)區(qū)分，絕大多數(shù)定得相當(dāng)?shù)停虼藢⒔陙?lái)的一些灰霾天氣記為了輕霧或霧。而北方廣大地區(qū)由于濕度水平相對(duì)較低，易于區(qū)分霾和霧這兩種天氣現(xiàn)象，因此大多數(shù)地方未規(guī)定附加的相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)。吳兌[3]根據(jù)大氣中水溶性粒子的主要成分氯化鈉、硫酸銨等的相對(duì)濕度大都在80%左右，建議將相對(duì)濕度小于80%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化的天氣現(xiàn)象確定為霾，相對(duì)濕度大于90 %時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化確定為霧，相對(duì)濕度介于80 %～90 %之間時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分應(yīng)該是霾。

根據(jù)灰霾定義，判斷灰霾的另一個(gè)重要條件是能見度，測(cè)量能見度的主要儀器為激光雷達(dá)和能見度儀，兩者在精度、范圍和價(jià)格上有較大差異。據(jù)了解，目前氣象部門觀測(cè)能見度的主要方法主要是目測(cè)或器測(cè)、目測(cè)相結(jié)合的方法。霍文等[4]利用塔克拉瑪干沙漠腹地氣象自動(dòng)站水平能見度觀測(cè)資料，通過(guò)對(duì)器測(cè)（Dais自動(dòng)氣象站）和目測(cè)值的數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，器測(cè)水平能見度值約是目測(cè)的2倍，因此，能見度測(cè)量方法的不同也為灰霾天氣的判斷帶來(lái)一定影響。

3灰霾天氣的影響因素和污染特征

灰霾的時(shí)間和空間變化規(guī)律，受到廣泛的關(guān)注，許多研究通過(guò)研究灰霾的物理化學(xué)特性來(lái)解釋灰霾的影響、來(lái)源、形成和傳輸。灰霾天氣下，能見度明顯降低，氣象條件和污染物是兩個(gè)主要影響因素。

溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等氣象條件會(huì)影響氣溶膠的擴(kuò)散，或通過(guò)改變氣溶膠的性質(zhì)和形成，進(jìn)而影響能見度，另外，溫度和濕度還會(huì)影響氣溶膠或前體氣態(tài)物質(zhì)的排放速率。

顆粒物對(duì)能見度的影響主要是散射和吸收作用。測(cè)量結(jié)果表明，直徑小于1μm的細(xì)粒子在光的散射和吸收中起支配作用；氣溶膠總的消光系數(shù)的90%來(lái)自細(xì)粒子。北京研究表明，PM2與大氣能見度線性相關(guān)系數(shù)高達(dá)096[6]。吸收效應(yīng)主要與元素碳（又稱碳黑）有關(guān)，元素碳主要來(lái)自于以柴油車為主的流動(dòng)源，它的光吸收系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它光吸收物質(zhì)，是透明顆粒的2～3倍[7] 。另外，一些研究表明[8，9]，氣體對(duì)能見度也有一定影響。

31氣象因素的影響

usar[10]等對(duì)美國(guó)地區(qū)灰霾研究表明，高溫度和高相對(duì)濕度下灰霾的消光系數(shù)較高；風(fēng)速影響氣溶膠粒子的擴(kuò)散，如果是由于本地源排放造成的灰霾，則風(fēng)速越小，灰霾消光系數(shù)越高；如果是區(qū)域性的灰霾，那么風(fēng)速與消光系數(shù)的相關(guān)性不明顯。風(fēng)向主要可用于判斷造成灰霾天氣的污染物來(lái)自于本地源還是外地源。Baik等[11]認(rèn)為相對(duì)濕度能影響大氣顆粒物消光系數(shù)的主要原因是顆粒物的粒徑分布會(huì)隨相對(duì)濕度的改變而改變。這是因?yàn)楹兴苄曰衔锏念w粒物粒徑會(huì)隨著這些化合物的吸濕而增大，所以當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)70%或小于30%時(shí)，硫酸鹽或硝酸鹽對(duì)光線的消光貢獻(xiàn)更大。譚吉華[12]對(duì)廣州灰霾期間氣溶膠的研究表明，相對(duì)濕度是影響大氣能見度最主要的氣象因子，較高相對(duì)濕度（大于80%）和小風(fēng)速（地風(fēng)速小于1m/s）是造成低能見度的主要?dú)庀髼l件。

32顆粒物和氣體污染特征

usar的研究?jī)H考慮了氣象因素對(duì)灰霾消光系數(shù)的影響，灰霾粒子的粒徑、成分也是影響氣溶膠消光系數(shù)的重要因素，研究表明，灰霾天氣下的細(xì)粒子主要有種類型，分別為硫酸鹽、有機(jī)物、土壤（或地殼礦物質(zhì)）、元素碳（或黑碳）和硝酸鹽。

sai[13]在臺(tái)灣能見度研究中，發(fā)現(xiàn)影響灰霾的主要因素為細(xì)顆粒物（<298μm）的濃度、細(xì)顆粒物中硫酸鹽和硝酸鹽的濃度以及相對(duì)濕度。同樣，Sisler[14]對(duì)細(xì)粒子成分的研究結(jié)果也表明，高濕伴生的高濃度硫酸鹽是影響能見度的最大因素，硝酸鹽和有機(jī)物是第二大因素。而Appel[1]等則認(rèn)為，細(xì)粒子硝酸鹽顆粒對(duì)光的散射效應(yīng)比硫酸鹽更強(qiáng)。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局于國(guó)家公園管理署（National Park Serice）建立了覆蓋整個(gè)美國(guó)的能見度長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在美國(guó)多數(shù)地區(qū)，大氣中的硫酸鹽粒子是區(qū)域霧霾的主要影響因素；在美國(guó)東部地區(qū)，硫酸鹽對(duì)區(qū)域霧霾的貢獻(xiàn)率為68%，有機(jī)碳為16%；在美國(guó)西部地區(qū)，大氣中的硫酸鹽和有機(jī)碳都很重要；而在加利福尼亞州南部，大氣中的硝酸鹽是區(qū)域霧霾的最大影響因素。由于不同區(qū)域的大氣污染特點(diǎn)不同，因此在結(jié)論上也有地域特點(diǎn)，譚吉華[12]的研究表明：廣州灰霾天氣期間，總碳和硝酸鹽是影響能見度的主要因素，非灰霾天氣下，總碳和硫酸鹽是造成大氣能見度降低最主要的影響因素，灰霾天氣下有機(jī)碳、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和元素碳的濃度分別為非灰霾天氣的47、37、97、32和23倍。綜合以上研究結(jié)果可知，高濕度、大氣細(xì)粒子中的硫酸鹽、硝酸鹽及有機(jī)碳是影響區(qū)域灰霾的主要因素。endprint