阿克達拉黑炭氣溶膠濃度分布和變化特征研究

摘 要：分析阿克達拉2017年1-12月黑炭氣溶膠觀測數據不同時段變化特征及不同納米長度單位下黑炭氣溶膠每立方米含量，結果得出：阿克達拉2017年0時大氣中黑炭氣溶膠平均值為1.98μg/m3，以秋、冬季濃度較高，夏季濃度最低，8月為一年中谷值;各納米長度的黑炭氣溶膠濃度每立方米含量高值均出現在3月、7月和10月，5月為最低值。

關鍵詞：黑炭氣溶膠;濃度;分布特征

黑炭氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分，來源于自然形成和人為所致， 主要是由富含碳的物質不完全燃燒產生的，如化石原料和生物質原料燃燒等，天然火災、火山爆發等自然現象會排放部分黑炭氣溶膠。2016年南京大學氣候與全球變化研究院、大氣科學學院符淙斌院士團隊丁愛軍研究組在地球科學著名期刊《地球物理學研究快報》發表最新研究成果，揭示了大氣中黑炭氣溶膠的“穹頂效應”是加劇超大城市空氣污染的重要因素。黑炭可因其對可見光的強吸收作用冷卻地表并加熱1～2km高度的大氣，導致大氣邊界層（混合層）發展受到抑制，使得城市污染排放被限制在更低高度，從而顯著加劇城市污染。 阿克達拉站位于新疆北部準噶爾盆地的北緣，周圍地形平坦，因地處歐亞大陸腹地，氣候干旱少雨，周圍分布著戈壁、沙漠等，而且常年刮強盛的西風和西北風，有利于地表粉塵飆起，造成污染等。本文選取2017年1-12月0時阿克達拉站黑炭質量濃度觀測數據，分析其季節、月份特征及不同長度單位下每立方米含量變化，以此了解區域內黑炭氣溶膠污染特征，加強生態環境保護。

一、 黑炭質量濃度水平特征分析

分析2017年1月1日至12月31日期間0時的黑炭氣溶膠值變化特征，由圖1可知，阿克達拉轄區內2017年0時大氣中黑炭氣溶膠平均值為1.98μg/m3，其中日均值最大為2.5μg/m3，出現在9月，最小值為1.5μg/m3，出現在8月，2017年 0時大氣中黑炭氣溶膠日均值年際間變化較大，總體上呈現出下降趨勢，其中秋、冬季濃度相對較高，春、夏季濃度相對較低，特別是夏季濃度最低，而且秋季黑炭氣溶膠0時日濃度有較大的波動變化。一年中，0時黑炭氣溶膠日濃度值高值區主要出現在9-12月和1-2月期間。

不同的季節，阿克達拉0時黑炭氣溶膠濃度以某一濃度值范圍出現的次數頻率不同。黑炭氣溶膠濃度值較高的秋、冬季，黑炭氣溶膠濃度值處于1.6～2.5 μg/m3范圍內，黑炭氣溶膠濃度在2.0μg/m3以下的情況占總日數的9.7%，其中1.9μg/m3的僅有7次，占總日數的3.8%，出現在12月和2月（1日），占總數5.9%的是1.6μg/m3，均分布在9月上旬。黑炭氣溶膠濃度在2.0～2.2μg/m3的情況出現的頻數最高，占總日數的58.6%，以濃度在2.1μg/m3的日數出現的最多，占總日數的21.5μg/m3，其次是2.0μg/m3，占總日數的20.4μg/m3，黑炭氣溶膠濃度為2.2μg/m3的日數約占總日數的16.7%，主要出現在9月后半月至10 月前半月期間。黑炭氣溶膠濃度在2.3～2.5μg/m3的日數約占總日數的3.8%，黑炭氣溶膠濃度為2.4μg/m3、2.5μg/m3的日數分別出現了1日，濃度為2.3μg /m3的有6次，約占總日數的3.8%，黑炭氣溶膠濃度值較高日數主要分布在1月，可見阿克達拉黑炭氣溶膠濃度從9月下旬開始升高，1月達到峰值。

黑炭氣溶膠濃度值相對較低的春、夏季，黑炭氣溶膠濃度值處于1.5～2.2 μg/m3范圍內，黑炭氣溶膠濃度在2.0μg/m3以下的情況發生頻數最高，占總日數的71.7%，其中1.9μg/m3的有28日，占總日數的16.9%，占總數22.9%的是1.8 μg/m3，出現頻數最多，為38日，其次是濃度在1.7μg/m3的日數出現的較多，占總日數的18.7μg/m3;黑炭氣溶膠濃度為1.6μg/m3的日數約占總日數的12.0%，主要出現在8月后半月;出現日數最少的是濃度為1.5μg/m3，僅出現了2 日，分布在8月下旬。黑炭氣溶膠濃度在2.0～2.2μg/m3的日數相對較少，約占總日數的28.3%，黑炭氣溶膠濃度為2.0μg/m3的日數為31日，與濃度1.7μg/m3 的日數一致，多分布在3月和4月，濃度為2.1μg/m3的有15日，約占總日數的9.0%，黑炭氣溶膠濃度值較高日數主要分布在3月，春、夏季黑炭氣溶膠濃度為2.2μg/m3的僅出現了1日，分布在6月。由此可分析出阿克達拉黑炭氣溶膠濃度從5月下旬開始下降，8月下旬降到谷值。

二、 不同長度黑炭氣溶膠濃度變化特征

分析阿克達拉2017年不同納米長度的黑炭氣溶膠濃度，由圖2可看出370納米、470納米、520納米、590納米、660納米、880納米和950納米長度黑炭氣溶膠0時月平均濃度值，其中370納米黑炭氣溶膠年平均值為340.8ng/m3，370納米黑炭氣溶膠每立方米含量在400ng/m3的共有4個月份，分別是3月、7月、10月和12月，以10月含量最高，達到463.8ng/m3，其次是7月，為461.4ng/m3;370 納米黑炭氣溶膠每立方米含量在200ng/m3的有2個月份，分別是5月（155.9ng /m3）和6月（173ng/m3）。470納米黑炭氣溶膠每立方米含量在400ng/m3的共有3個月份，分別是3月、7月、10月，以7月含量最高，達到443.1ng/m3，其次是3月，為422.2ng/m3;470納米黑炭氣溶膠每立方米含量在200ng/m3的有2個月份，分別是5月（147.6ng/m3）和6月（128.6ng/m3）。520納米黑炭氣溶膠年平均值為307.4ng/m3，正距平的共有6個月份，以7月含量最高，達到425.2ng/m3，其次是3月，為421.9ng/m3，每立方米含量最低的是 5月（121.9ng/m3）， 6月次之，為202.0ng/m3。590納米黑炭氣溶膠年平均值為308.3ng/m3，每立方米含量以7月含量最高，達到432.7ng/m3，其次是3月，為425.2ng/m3，含量最低的是5月，117.9ng/m3，6月為217.6ng/m3。660納米黑炭氣溶膠年平均值為299.1ng/m3，每立方米含量以10月最高，達到446.5ng/m3，其次是7月，為399.8ng/m3，含量最低為116.1ng/m3（5月）。880納米黑炭氣溶膠年平均值為299.1ng/m3，每立方米含量以10月最高，達到431.8ng/m3，其次是3月，為415.5ng/m3，含量最低5月，為106.7ng/m3。950納米黑炭氣溶膠年平均值292.6ng /m3，每立方米含量以3月最高，達到420.6ng/m3，其次是10月，為402.7ng/m3，含量最低為103.6ng/m3（5月）。

由以上分析可見，阿克達拉2017年多種納米長度單位下黑炭氣溶膠濃度含量最高月份都出現在7月、3月或10月，以7月出現頻數最高，5月含量最低，說明阿克達拉2017年中黑碳氣溶膠造成的空氣污染在春、夏、秋三季中分別出現峰值，5月相對污染不大。

三、 結語

1.阿克達拉2017年0時大氣中黑炭氣溶膠平均值為1.98μg/m3，其中秋、冬季濃度相對較高，春、夏季濃度相對較低，特別是夏季濃度最低。黑炭氣溶膠濃度值較高日數主要分布在3月，8月是谷值。

2.不同納米長度的黑炭氣溶膠濃度，每立方米含量高值均出現在3月、7月和10月，5月為最低值，說明前3個月份阿克達拉空氣中黑炭氣溶膠污染較大，5月相對污染小。應根據分析結果科學控制區域內污染源排放，倡導低碳綠色生活方式，保護人類賴以生存的生態環境。

參考文獻：

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[2]薛福民，李娟，黃侃，等. 塔克拉瑪沙漠黑炭氣溶膠的特性及來源[J]. 中國科學：化學，2010，40（5）.

作者簡介：鄧凌峰（1992-10-23）男，漢族，湖北云夢人，本科，助理工程師，從事氣象觀測工作。