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本文利用车载系留气球大气垂直观测平台,于2013年12月对上海奉贤区150-1000m大气环境中的气溶胶进行垂直观测。综合分析不同污染程度和典型污染天气条件的大气气溶胶垂直分布特征,为上海市空气污染预警和防控对策的制定提供重要的科学依据,为研究污染物传输提供基础性数据。 不同污染程度日气溶胶数浓度、直径和粒子谱垂直分布特征研究结果表明: 1)气溶胶数浓度和直径的垂直分布特征分布。①清洁日(AQI<100)在逆温层中,气溶胶数浓度随高度升高而增加;在非逆温层中,气溶胶数浓度随高度升高而减少。粒子直径的垂直分布特征与数浓度呈负相关关系。②轻度污染日(AQI=100-150)中午时段,数浓度和直径垂直分布均匀,且廓线波动较大;气溶胶数浓度和直径的垂直分布特征与相对湿度呈现正相关和负相关关系。③中度污染日(AQI=151-200)粒子直径垂直分布均匀。在逆温层中,气溶胶数浓度随高度增加而增加;在非逆温层中,气溶胶数浓度垂直分布与相对湿度呈正相关性。④重度污染日(AQI>200)粒子直径范围0.95-1.03μm,垂直分布均匀。气溶胶数浓度垂直分布呈现分层现象,700m以上其分布与相对湿度密切相关。 2)不同污染程度日150m-1000m范围内,气溶胶污染物以空气动力学直径<2.5μm的细颗粒物为主。粒子平均谱呈现单峰分布,峰值粒径集中在0.9μm附近;气溶胶粒子谱宽度范围清洁日>中度污染日>轻度污染日>重度污染日。 3)严重污染期间,气溶胶污染的来源主以本地污染源的排放为主。西北偏北和西北路径的气团输送,也对气溶胶污染有一定的贡献。 典型污染天气条件下气溶胶日垂直变化特征研究结果表明: 1)气溶胶数浓度在早上随高度增加而减小,垂直分布不均匀,出现分层现象;中午时段,150m-1000m范围内气溶胶数浓度垂直分布均匀,廓线波动较小。下午受逆温层和气团输送的影响,高空气溶胶数浓度出现随高度增加而增加的特点。夜间,气溶胶数浓度的垂直分布与混合层高度、夜间边界层和残留层分布有密切关系。 2)逆温层影响气溶胶粒子的垂直运送,促使气溶胶在逆温层内垂直分布不连续,粒子在逆温层下积累;无逆温影响时在近地面出现数浓度的最大值。 3)高空风场对气溶胶数浓度的垂直分布有着重要影响,上升和下沉气流垂直变换频繁发生的情况下,气溶胶的垂直输送较为活跃,无益于气溶胶的累积,造成气溶胶混合均匀。 4)上海奉贤气溶胶粒径谱(0.5-5μm)呈现单峰分布,峰值粒径均在0.9μm附近,且细粒子为主要组成部分;峰值粒径粒子浓度变化与气溶胶数浓度变化规律相吻合。