李麗光 李曉嵐 趙梓淇 王宏博 沈歷都2 王揚(yáng)鋒 劉寧微 馬雁軍

(1.中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所，遼寧 沈陽 110166; 2.沈陽區(qū)域氣候中心，遼寧 沈陽 110166)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)加快，尤其是城市建筑高度和密度迅速增加，使得人們的活動(dòng)空間從地面向空中延伸。與此同時(shí)，由于人為排放污染物的增加，城市地區(qū)大氣污染事件頻繁發(fā)生，主要與近地面大氣顆粒物的累積有關(guān)。因此，城市地區(qū)大氣顆粒物濃度的垂直分布特征[1-3]和影響機(jī)制[4-6]的研究日益受到關(guān)注。

大氣顆粒物垂直觀測的傳統(tǒng)方式有探空氣球[5]、城市氣象梯度鐵塔[7-8]、系留飛艇[9]、飛機(jī)觀測[10]等，這些傳統(tǒng)的觀測方式有技術(shù)穩(wěn)定和方法成熟等優(yōu)勢，但也存在受探測高度的限制和觀測時(shí)間不連續(xù)且耗資巨大等缺點(diǎn)。新的觀測方式有激光雷達(dá)[11-12]和無人機(jī)[6]，雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化連續(xù)觀測，但存在觀測盲區(qū)，同時(shí)也需要大量資金支撐，無人機(jī)作為新的便攜觀測方式同樣存在時(shí)間不連續(xù)以及飛行過程中引起流場不穩(wěn)定從而導(dǎo)致觀測異常等問題。此外，由于雷達(dá)觀測盲區(qū)多出現(xiàn)在距離地面幾百米范圍內(nèi)，而這一范圍往往是污染物濃度易于積聚的高度。因此，有很多學(xué)者在近地面層不同高度設(shè)置儀器觀測[13-14]，這種方式優(yōu)點(diǎn)是可針對性地解決問題，缺點(diǎn)是研究結(jié)束后觀測也會(huì)停止。

大氣顆粒物濃度的垂直分布和演變受排放源、地形、氣象條件等多種因素的影響。已有觀測表明[15-17]，隨著高度增加，大氣顆粒物濃度一般呈減小的趨勢。此外，根據(jù)觀測日的天氣類型可將大氣顆粒物垂直分布特征分為漸級遞減型和快速遞減型[18]。不同地區(qū)的觀測表明，顆粒物濃度的垂直變化特征有明顯差異。如香港地區(qū)的觀測表明，PM濃度在街道峽谷地區(qū)隨高度增加呈指數(shù)遞減趨勢，而在開闊街道地區(qū)則隨高度呈線性遞減特征[19]；北京地區(qū)的觀測結(jié)果則表明隨著高度增加，PM2.5濃度存在對數(shù)遞減特征[7]。大氣顆粒物垂直分布的復(fù)雜性與邊界層大氣動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)和湍流特點(diǎn)以及局地氣象條件均有密切關(guān)系。研究表明，邊界層逆溫能有效抑制PM2.5和水汽的垂直向上輸送[6,20]，低空急流通過改變邊界層動(dòng)力和熱力過程直接影響大氣污染物的傳輸和擴(kuò)散[21-22]。丁國安等[18]指出，清潔日150 m以下存在的較強(qiáng)湍流使氣溶膠可以很好地混合，同時(shí)由于上層較強(qiáng)的逆溫以及各層水平方向上較大的風(fēng)速，使得320 m高度的PM濃度明顯低于100 m和8 m的值。上述研究表明，由于大氣顆粒物垂直分布特征及影響因素的復(fù)雜性，探討不同地區(qū)的相關(guān)研究對豐富這一領(lǐng)域的研究有積極作用。

沈陽作為東北地區(qū)最大的工業(yè)城市，近年來城市擴(kuò)展迅猛，城市建筑高度不斷增加[23-24]，同時(shí)，沈陽作為東北地區(qū)主要的重工業(yè)基地，大氣污染較為嚴(yán)重[12,25]。因此，有必要對沈陽近地層大氣顆粒物濃度垂直分布特征及其影響因子進(jìn)行分析。本文利用中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所院內(nèi)設(shè)置的3個(gè)不同高度空氣質(zhì)量觀測儀器，分析了大氣顆粒物濃度垂直分布特征，并探討了其與氣象因子的關(guān)系，以期為沈陽地區(qū)大氣污染綜合防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 觀測地點(diǎn)和觀測儀器

觀測儀器放置在中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所院內(nèi)(123°24′47″E,41°43′51″N)，3個(gè)觀測位置從低到高分別位于院內(nèi)東南角、東廂樓樓頂和主樓樓頂，觀測儀器高度分別為1.5 m、15 m和90 m(圖1)。研究區(qū)南側(cè)為沈陽某小學(xué)校區(qū)，北側(cè)為渾河支流，南北兩側(cè)均有道路相隔，東側(cè)為空曠裸地，西側(cè)為高層住宅區(qū)，研究區(qū)東南側(cè)有一污水處理廠，相距約500 m。觀測儀器為青島合誠環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的H6型空氣質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng)(恒溫型)。

圖1 三個(gè)高度觀測儀器位置示意圖Fig.1 Locations of instruments at three different height levels

1.2 觀測資料和研究方法

觀測時(shí)間為2018年10月1日至2019年9月30日，同步觀測不同高度的大氣顆粒物(包括PM2.5、PM10和TSP)質(zhì)量濃度和氣象要素(包括風(fēng)速、相對濕度和氣溫)。觀測信息詳見表1。大氣顆粒物和氣象要素均為分鐘數(shù)據(jù)，經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括剔除異常點(diǎn)、插補(bǔ)缺測數(shù)據(jù)等，然后計(jì)算各要素小時(shí)平均和日平均值，再進(jìn)行逐月、季節(jié)的統(tǒng)計(jì)。大氣顆粒物濃度與氣象要素間相關(guān)分析利用SPSS軟件完成。本文四季劃分如下：冬季為12月至翌年2月，春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月。此外，本文利用WRF模式計(jì)算了沈陽2018年平均大氣邊界層高度的日變化以及全年、不同季節(jié)平均邊界層高度。

表1 觀測儀器各要素特征和觀測的樣本數(shù)Table 1 Description of each element observed by instrument and the number of samplings

1.3 觀測資料對比驗(yàn)證

為了對H6型空氣質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng)(恒溫型)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，選取美國熱電環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器觀測的2018年11月沈陽地區(qū)11個(gè)環(huán)境監(jiān)測站中距離本研究觀測地點(diǎn)最近的渾南東路站的觀測資料進(jìn)行了對比。從圖2可以看出，兩種儀器觀測的大氣顆粒物變化趨勢基本一致，H6型空氣質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng)觀測的1.5 m高度PM2.5和PM10與美國熱電環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器觀測的對應(yīng)值二者相關(guān)系數(shù)分別為0.90和0.84(P<0.01)，相關(guān)顯著。因此，本文觀測數(shù)據(jù)可以反映沈陽地區(qū)大氣顆粒物分布狀況。

2 結(jié)果分析

2.1 不同高度大氣顆粒物濃度的時(shí)間變化

2.1.1 季變化

由圖3可知，大氣顆粒物四季變化明顯不同，秋冬季明顯高于春夏季。冬季(圖3a)，PM2.5平均濃度從低至高依次為54.98±12.67 μg·m-3、63.77±15.1 μg·m-3和39.27±5.62 μg·m-3，即各層對應(yīng)值15 m>1.5 m>90 m，PM10平均濃度各層對應(yīng)值為15 m>90 m>1.5 m(圖3b)，TSP平均濃度各層對應(yīng)值為15 m>1.5 m≈90 m(圖3c)。以往研究指出[13,26]，氣象條件對PM的垂直分布有明顯影響。冬季15 m高度的大氣顆粒物濃度明顯大于其他兩個(gè)高度的濃度，與局地氣象條件密切相關(guān)。15 m高度的溫度為-1.60 ℃，明顯高于1.5 m(-3.72 ℃)和90 m(-2.76 ℃)的值，高度的相對濕度為38.42%，15 m高于1.5 m和90 m高度的相對濕度(表2)，較高的相對濕度有利于大氣顆粒物吸濕增長，不利于擴(kuò)散，導(dǎo)致濃度較高。

圖2 2018年11月青島和誠儀器和美國熱電儀器觀測的沈陽逐日PM2.5(a)和PM10(b)濃度對比Fig.2 Comparison of daily PM2.5(a) and PM10(b) concentrations in Shenyang observed by instruments from Qingdao of China and the US of American in November of 2018

圖3 2018年10月至2019年9月沈陽不同高度PM2.5(a)、PM10(b)和TSP(c)季節(jié)變化Fig.3 Variations of seasonal mean PM2.5(a) ,PM10(b) ,and TSP (c) concentrations at different height levels from October of 2018 to September of 2019 in Shenyang

表2 2018年10月至2019年9月沈陽四季不同高度氣象條件Table 2 Seasonal change characteristics of meteorological elements at different height levels from October of 2018 to September of 2019 in Shenyang

春季，近地層PM2.5平均濃度從低到高依次為25.67±10.18 μg·m-3、25.77±10.64 μg·m-3和22.09±4.34 μg·m-3，即各層對應(yīng)值1.5 m≈15 m>90 m，三個(gè)高度上大氣顆粒物濃度相差不大。四季相比，春季大氣顆粒物濃度最低(1.5 m高度PM10和TSP夏季最低)(圖3)，主要是因?yàn)樯蜿柎杭緩牡偷礁呷龑痈叨葘?yīng)的平均風(fēng)速分別為0.73 m·s-1、1.27 m·s-1和1.51 m·s-1(表2)，明顯高于其他季節(jié)，較大的風(fēng)速有利于大氣污染物擴(kuò)散。有研究指出[27-29]，風(fēng)速是影響大氣顆粒物濃度分布的重要因素。此外，沈陽春季大氣邊界層高度為748 m(表3)，是四季中最高的，這有利于大氣垂直擴(kuò)散。賈健等[30]在烏魯木齊的研究也指出，春季較高的邊界層高度使得大氣擴(kuò)散增強(qiáng)。

表3 2018年沈陽不同時(shí)期大氣邊界層高度變化Table 3 Planetary boundary layer heights in a different period in Shenyang in 2018 m

夏季，PM2.5平均濃度從低到高依次為26.96±4.17 μg·m-3、31.77±6.65 μg·m-3和30.91±7.58 μg·m-3，各高度濃度值相差不大。這與夏季太陽輻射強(qiáng)度大、地面強(qiáng)烈增溫、大氣極不穩(wěn)定、垂直方向上湍流對流作用增強(qiáng)、空氣擴(kuò)散較強(qiáng)有關(guān)[7]。研究指出[31]，夏季大氣顆粒物易向高空擴(kuò)散，低空顆粒物尤其是細(xì)顆粒物濃度較低。

秋季，PM2.5平均濃度在近地層從低至高依次遞減(圖3a)，分別為42.40±16.71 μg·m-3、37.31±11.29 μg·m-3和35.99±9.60 μg·m-3，PM10(圖3b)和TSP(圖3c)濃度也有同樣的變化規(guī)律，即隨著垂直高度增加，大氣顆粒物濃度依次遞減，這與在北京[18]、天津[15]和南京[31]的研究結(jié)果類似。

2.1.2 月變化

由圖4可知，沈陽地區(qū)大氣顆粒物濃度變化明顯分為兩個(gè)階段，即10月至翌年3月的冬半年和4—9月的夏半年。冬半年，1.5 m高度月平均PM2.5(圖4a)、PM10(圖4b)和TSP(圖4c)濃度均為增—減—增—減的變化特征，即10—11月增加，12月下降，1月又增加，2月濃度達(dá)最大值，3月明顯下降；15 m高度三個(gè)粒徑的大氣顆粒物月平均濃度變化均為先增后減的變化特征，即10月至翌年1月增加，然后一直下降；90 m高度細(xì)粒子PM2.5月平均濃度呈增—減—增—減的變化特征，即10—11月增加，12月下降，1月又增加，2—3月下降，而粗粒子PM10和TSP的濃度為先增后減的變化特征，即10月至翌年1月增加，然后遞減，表明隨著垂直高度的增加，粗細(xì)粒子的變化特征明顯不同。各月相比，15 m高度1月大氣顆粒物濃度最高，并且三個(gè)高度間大氣顆粒物濃度差值也最大，如PM2.5最大的差值為15 m和90 m高度之間的31.38 μg·m-3。三個(gè)高度相比，從低至高冬半年P(guān)M2.5月平均濃度依次為50.41±8.55 μg·m-3、52.27±13.01 μg·m-3、37.33±6.45 μg·m-3，即各層對應(yīng)值15 m>1.5 m>90 m，1.5 m和15 m的低層大氣顆粒物濃度明顯高于高層90 m的值，PM10和TSP濃度從低到高也有相同的規(guī)律。相比90 m高度，低層顆粒物濃度明顯偏高，這與冬半年大氣穩(wěn)定度增加、垂直混合作用減弱、邊界層高度降低以及供暖季近地面排放加強(qiáng)導(dǎo)致顆粒物積聚在較低的高度有關(guān)。Chan等[19]指出，地面至50 m高度較強(qiáng)的逆溫和穩(wěn)定的大氣條件有利于污染物的積累。此外，1.5 m和15 m高度的顆粒物在不同月份存在高低變化，這與地面不同高度排放源的影響[27]、建筑物對氣流的擾動(dòng)作用[13]以及地面植被的吸附作用等[32]有關(guān)。

圖4 2018年10月至2019年9月沈陽不同高度PM2.5(a)、PM10(b)和TSP(c)濃度逐月變化Fig.4 Monthly variations of PM2.5(a) ,PM10(b) ,TSP (c) concentrations at different height levels from October of 2018 to September of 2019 in Shenyang

夏半年，1.5 m、15 m和90 m三個(gè)高度大氣顆粒物PM2.5、PM10和TSP月平均濃度變化規(guī)律基本一致，均呈增—減—增的變化特征，即自4月開始濃度逐漸增加，至6月達(dá)最大，然后逐月下降，至8月達(dá)最低，9月又增加。各月相比，6月大氣顆粒物濃度最高，并且6月三個(gè)高度間的濃度差也最大，如PM2.5最大的差值為1.5 m和90 m高度之間的8.78 μg·m-3，但這個(gè)差值遠(yuǎn)低于冬半年相應(yīng)值。三個(gè)高度相比，從低至高PM2.5月平均濃度依次為24.59±4.49 μg·m-3、27.05±6.55 μg·m-3、26.80±6.86 μg·m-3，三個(gè)高度大氣顆粒物濃度相差不大，PM10和TSP濃度從低到高的濃度相差也不大。與冬半年相比，夏半年大氣顆粒物濃度明顯偏低(冬半年大氣顆粒物濃度約為夏半年的2倍，PM2.5濃度在90 m約為1.5倍)，這是因?yàn)橄募救照諘r(shí)間長且到達(dá)地面的短波輻射增強(qiáng)，大氣湍流運(yùn)動(dòng)較為劇烈，有利于污染物稀釋和擴(kuò)散[27]。同時(shí)，夏季三個(gè)高度的顆粒物濃度值較為接近，這主要是由于夏季邊界層高度增加以及湍流對流活動(dòng)加強(qiáng)[16]，使得近地面層顆粒物更趨于混合均勻,因此大氣顆粒物濃度的垂直梯度較小。

2.1.3 日變化

由圖5a可知，冬季各時(shí)次PM2.5濃度均表現(xiàn)為15 m的最高，90 m的最低，即各層對應(yīng)值15 m>1.5 m>90 m，北京時(shí)間17—23時(shí)PM10濃度和北京時(shí)間16—23時(shí)TSP濃度也有類似規(guī)律，這種變化規(guī)律主要是沈陽夜間大氣邊界層高度較低，僅為339 m，明顯低于白天的949 m(表3)。也有研究指出[5]，夜間大氣穩(wěn)定度強(qiáng)，氣溶膠垂直混合受到抑制，更易在近地層積聚。從三個(gè)高度大氣顆粒物濃度日變化看(圖5a)，PM2.5濃度在1.5 m和15 m高度日變化均呈明顯的雙峰，峰值分別出現(xiàn)在上午08時(shí)和晚上19時(shí)，谷值出現(xiàn)在14時(shí)左右，90 m高度為單峰，PM2.5濃度變化幅度不大。PM10濃度和TSP濃度在對應(yīng)高度上日變化規(guī)律、峰谷值出現(xiàn)時(shí)間都與PM2.5濃度的變化規(guī)律類似。沈陽冬季PM日雙峰的變化與文獻(xiàn)[29,33]的報(bào)道一致。值得注意的是，冬季大氣顆粒物日雙峰相比，上午的峰值濃度明顯高于晚上的值，這可能與沈陽冬季寒冷人類活動(dòng)主要集中在白天有關(guān)。研究指出[16]，PM2.5的峰值出現(xiàn)時(shí)間主要與人類活動(dòng)規(guī)律有關(guān)。此外，沈陽冬季供暖導(dǎo)致排放源增加也可能是主要原因之一。

圖5 2018年10月至2019年9月沈陽不同高度大氣顆粒物濃度冬(a)、春(b)、夏(c)和秋(d)季日變化Fig.5 Diurnal variation of atmospheric particular concentrations at different height levels in winter (a),spring (b),summer (c),and autumn (d) from October of 2018 to September of 2019 in Shenyang

由圖5b可知，春季北京時(shí)間18—23時(shí)PM2.5、PM10和TSP平均濃度各層對應(yīng)值表現(xiàn)為1.5 m>15 m>90 m，其他時(shí)次90 m的濃度最低。春季與冬季同樣表現(xiàn)為夜間低層的兩個(gè)高度大氣顆粒物濃度較高，其原因與冬季相同。楊龍等[7]指出，夜間地面輻射冷卻作用導(dǎo)致逆溫容易發(fā)生，顆粒物的垂直混合作用減弱。1.5 m和15 m高度的日變化曲線呈雙峰，90 m為單峰，但峰谷值都不明顯，尤其是90 m高度。PM10和TSP濃度的日變化曲線與PM2.5的變化基本相同。

由圖5c可知，夏季PM2.5濃度在1.5 m和90 m高度沒有明顯變化規(guī)律，15 m高度在00—08時(shí)濃度相對較高。PM10和TSP濃度在低層有明顯的峰谷值，但在90 m高度沒有明顯的峰谷變化。其原因與夏季雨水較多，對顆粒物起著清除作用，尤其是對高空中粗顆粒物的清除作用較強(qiáng)有關(guān)[31]。

由圖5d可知，秋季北京時(shí)間05—07時(shí)和16—00時(shí)PM2.5濃度從低到高明顯遞減，即各層對應(yīng)值表現(xiàn)為1.5 m>15 m>90 m，北京時(shí)間17—23時(shí)PM10和TSP濃度也有相同的變化規(guī)律，這與冬季夜間近地層低層污染更嚴(yán)重的變化相似。秋季三個(gè)高度PM2.5、PM10和TSP濃度的日變化曲線如冬季一樣也均呈雙峰，第1個(gè)峰值1.5 m出現(xiàn)在07時(shí)，15 m和90 m對應(yīng)的峰值出現(xiàn)在08時(shí)，第2個(gè)峰值前兩個(gè)高度出現(xiàn)在20時(shí)，90 m對應(yīng)的峰值出現(xiàn)在22時(shí)，谷值均出現(xiàn)在13—14時(shí)。秋季晚上的峰值濃度明顯高于上午的，這與以往研究結(jié)果一致[34]，這種變化與大氣邊界層的日變化有關(guān)[5]。

由圖6可知，不同高度氣象條件有明顯差異，如90 m高度有較高的風(fēng)速和溫度以及較低的相對濕度，使得大氣顆粒物濃度明顯低于其他兩個(gè)高度的濃度，而1.5 m的氣象條件與90 m高度的正好相反，即有較低的風(fēng)速和溫度以及較高的相對濕度，大氣顆粒物吸濕增長，導(dǎo)致大氣顆粒物濃度較高，因此大氣顆粒物濃度在四季和各月均表現(xiàn)為1.5 m的值大于90 m的值。15 m高度氣象條件相對于其他兩個(gè)高度要復(fù)雜些，大氣顆粒物濃度變化也較大，這可能與局地湍流及其垂直方向的輸送有關(guān)，還需要進(jìn)行深入的研究。

圖6 2018年10月至2019年9月沈陽不同高度冬(a)、春(b)、夏(c)、秋(d)季風(fēng)速，冬(e)、春(f)、夏(g)、秋(h)季溫度，冬(i)、春(j)、夏(k)、秋(l)季相對濕度日變化Fig.6 Variations of winter,spring,summer,and autumn wind speed (a,b,c,d),temperature (e,f,g,h) and relative humidity (i,j,k,l) at different height levels from October of 2018 to September of 2019 in Shenyang,respectively

2.2 不同高度大氣顆粒物濃度與氣象因子關(guān)系

利用不同高度觀測的氣象要素，分析了逐日風(fēng)速、溫度和相對濕度與大氣顆粒物濃度的關(guān)系。由圖7可知，風(fēng)速與大氣顆粒物濃度呈負(fù)相關(guān)，這與文獻(xiàn)報(bào)道是一致的[5,35]。隨著風(fēng)速增加PM2.5濃度降低(圖7a、圖7d和圖7g)，二者的相關(guān)系數(shù)在1.5 m和15 m高度都為-0.22(表4)，90 m高度二者相關(guān)系數(shù)為-0.37，表明隨高度增加二者的相關(guān)性也增加。研究表明，溫度與PM2.5濃度呈負(fù)相關(guān)[29]，本文也得出同樣的結(jié)論。風(fēng)速與PM10(圖7b、圖7e和圖7h)關(guān)系、與TSP(圖7c、圖7f和圖7i)關(guān)系的變化規(guī)律與PM2.5的基本一致。溫度與PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)從1.5 m至90 m依次為-0.37、-0.16和-0.13，即隨高度增加二者的相關(guān)性變?nèi)?。溫度與PM10或TSP在三個(gè)高度上也為負(fù)相關(guān)，但在不同高度上相關(guān)系數(shù)的值排序均為1.5 m>90 m>15 m(表4)。相對濕度與PM2.5濃度的關(guān)系相對復(fù)雜，1.5 m高度上二者為負(fù)相關(guān)，90 m高度上既有正相關(guān)也有負(fù)相關(guān),15 m高度二者為正相關(guān)。Li等[29]研究也指出，相對濕度在不同季節(jié)與PM的關(guān)系有正有負(fù)。本文15 m高度僅有177個(gè)樣本且多來自冬半年，為進(jìn)一步分析其特征，分冬半年和夏半年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由表3可知，冬半年二者為正相關(guān)，不同高度相對濕度與PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)的值排序?yàn)?.5 m≈90 m>15 m。夏半年二者也呈正相關(guān)，90 m高度的相關(guān)系數(shù)為0.22，大于1.5 m高度的0.10，15 m高度由于樣本數(shù)太少?zèng)]有進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。相對濕度與PM10或TSP關(guān)系同樣也較為復(fù)雜。冬半年二者關(guān)系同PM2.5一樣為負(fù)相關(guān)，PM10與相對濕度的相關(guān)系數(shù)在三個(gè)高度的排序與PM2.5的一致，但TSP表現(xiàn)為隨高度增加相關(guān)系數(shù)降低(表4)。夏半年1.5 m高度PM10和TSP與相對濕度都為負(fù)相關(guān)，但在90 m高度二者為正相關(guān)。

不同粒徑大氣顆粒物與氣象因子的關(guān)系表明，隨著大氣顆粒物粒徑增加，其在三個(gè)高度與風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)均減小，與溫度的相關(guān)系數(shù)在1.5 m隨大氣顆粒物粒徑增加相關(guān)系數(shù)變化不大，在15 m和90 m隨大氣顆粒物粒徑增加相關(guān)系數(shù)也增加，與相對濕度的相關(guān)系數(shù)在冬半年隨大氣顆粒物粒徑增加而減少，尤其是在90 m高度，而夏半年1.5 m高度隨大氣顆粒物粒徑增加相關(guān)系數(shù)也增加，90 m 高度完全相反(表4)。

3 結(jié)論

(1)大氣顆粒物濃度的季節(jié)變化明顯不同，秋冬季明顯高于春夏季；三個(gè)高度相比，冬季15 m的濃度最高，90 m的濃度最低，秋季表現(xiàn)為隨垂直高度增加大氣顆粒物濃度依次遞減，春季1.5 m 和15 m濃度明顯高于90 m的濃度，夏季大氣顆粒物濃度總體較低，各層濃度值相差不大。從四季日變化看，冬季和秋季三個(gè)高度均為雙峰曲線，但90 m高度雙峰不明顯，春季三個(gè)高度均為單峰曲線，夏季15 m高度為單峰曲線，其他高度不明顯。秋冬季夜間低層大氣顆粒物濃度明顯高于90 m高度的濃度。

(2)大氣顆粒物濃度的逐月變化分為明顯的兩個(gè)階段，即冬半年和夏半年。冬半年，1.5 m高度月平均PM2.5、PM10和TSP濃度均為增—減—增—減的變化特征，15 m高度均為先增后減，90 m高度細(xì)粒子PM2.5為增—減—增—減的變化特征，而粗粒子PM10和TSP為先增后減，表明隨著垂直高度的增加，粗細(xì)粒子的變化特征明顯不同。各月相比，15 m高度1月大氣顆粒物濃度最高。三個(gè)高度相比，1.5 m和15 m的低層大氣顆粒物濃度明顯高于高層90 m的值。夏半年，1.5 m、15 m和90 m三個(gè)高度大氣顆粒物PM2.5、PM10和TSP月平均濃度變化規(guī)律基本一致，均呈增—減—增的變化特征，6月濃度最高。三個(gè)高度相比，大氣顆粒物濃度相差不大。與冬半年相比，夏半年大氣顆粒物濃度明顯偏低。

(3)大氣顆粒物濃度與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，隨著高度增加相關(guān)系數(shù)增加，但隨著大氣顆粒物粒徑增加相關(guān)系數(shù)減小，風(fēng)速與細(xì)粒子PM2.5在90 m高度的相關(guān)性最好；大氣顆粒物濃度與溫度也呈負(fù)相關(guān)，隨著高度增加PM2.5濃度與溫度的相關(guān)系數(shù)遞減，但PM10濃度和TSP濃度與溫度的相關(guān)系數(shù)的值為1.5 m>90 m>15 m，隨著大氣顆粒物粒徑的增加相關(guān)系數(shù)也增加；大氣顆粒物濃度與相對濕度的關(guān)系相對復(fù)雜，既有正相關(guān)也有負(fù)相關(guān)，在冬半年均為正相關(guān)，夏季與粗粒子PM10和TSP為負(fù)相關(guān)，冬半年隨著高度增加相關(guān)系數(shù)只有TSP呈遞減，PM2.5和PM10均為1.5 m的相關(guān)系數(shù)最高，15 m的最低。