区域传输对污染物分布的影响-大气气溶胶和雾霾新论

图32-8分析了上海和其他城市在6个月中污染物之间的相关性。上海的污染物与苏州、宁波、南通和嘉兴最为相关，相关系数在0.5和0.8之间。由于这些城市最接近上海，因此能够观察到较显著的相关性。然而杭州是个例外，尽管它也非常靠近上海，这两个城市的污染物几乎没有任何相关性，这一点可能和杭州的地形有关。杭州有较多丘陵山地，主城区主要坐落于山谷中，因此其大气环流在大部分时间里跟其他区域相互隔绝，从而导致受区域传输的影响较小。其他城市如南京、连云港的污染物与上海的相关性较低，相关系数在0.5以下，表明距离较远的城市之间的相互影响较弱。

在所有污染物中，SO2在上海和其他城市中的相关性最低。这是由于SO 2主要来自固定点源燃煤的排放，例如发电厂和工业锅炉等。因此，SO 2的区域分布更依赖于当地点源的分布。NO 2、CO和PM 10在不同城市间的相关性相较于SO 2要来得高。机动车是NO2、CO和扬尘的主要来源。相较于点源，分布更为广泛的交通源是以上污染物在各城市间相关性更高的原因。污染物中相关性最显著的是O3，这说明臭氧生成在整个长三角是区域性问题。至于月变化，不同城市之间同一污染物的相关性在污染较高的时期，也就是在5、6、10月也较高，表明区域传输的作用较大。在这些月份，较少的降雨可能是有利于区域传输的原因之一。7—9月份的污染水平较低，而城市间的相关性也较低。从32.3节的讨论中可知，气象参数和污染物的相关性较高，因此气象参数可能是减低城市间污染物相关性的原因之一。另一方面，如图32-9所示，这3个月的降雨量明显增加，并且其空间分布非常不均匀。因此，不同强度及不同区域的湿沉降，也是降低城市间相关性的重要原因之一。

图32-8　上海与长三角8座城市之间5—10月同一污染物之间的相关性（彩图见图版第16页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

图32-10定量分析了气象条件对于区域传输的影响。图中分析了上海、南京和杭州三地在整个世博会期间的风向玫瑰图和每个风向的PM10颗粒物浓度。来自海洋的风向（北方、东北、东和东南）占上海发生的所有风向的73%。来自海洋的气团平均PM 10浓度为35μg·m-3，比来自内陆的气团低10μg·m-3左右。并且，从图中可以观察到来自海洋的低浓度气溶胶（例如小于30μg·m-3）的频率要远高于来自内陆的气团。因此，世博会期间占主导风向的海洋风，是上海空气质量较好的主要原因。模式研究也发现，亚洲夏季季风对地面PM 2.5的去除效率可达到50%～70%［26］。跟上海相比，南京的颗粒物风向玫瑰图呈现出完全相反的趋势。尽管57%的风来自海洋的方向，但是观察到了较高的颗粒物浓度，PM 10平均值达到110μg·m-3。跟其他风向相比，来自海洋的PM 10浓度高出20～30μg·m-3。在世博会期间，更为内陆的南京处于沿海城市的下风向，因此易受到上游污染物排放的影响。模式研究也发现在某些气象条件下，上海和长三角多个城市之间存在显著的跨界传输现象［27］。通过以上比较可见，世博会期间的气象条件有利于沿海城市空气质量的改善，但可能对内陆城市的空气质量造成一定的负面影响。与上海和南京相比，在杭州，来自各个方向的风向分布显得更加均匀。并且，来自每个方向的PM 10平均浓度，并未显现出显著的差别，表明杭州本地的大气质量较少受到区域传输的影响。这与之前的讨论中，杭州与上海的污染物相关性较低是吻合的，尽管这2个城市在地理位置上较为接近。

图32-9　TRMM^[5]降水雷达卫星传感器所观测到的月降水量（彩图见图版第17页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

图32-10　上海、南京和杭州三地在世博会期间的PM 10风向玫瑰图（彩图见图版第18页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

综上所述，2010年世博会期间，由于对于发电厂和建筑工地的排放进行了控制，上海成为长三角SO2和PM 10的低值中心。但是由于持续增加的机动车数量以及世博会期间大量人流所带来的污染排放，上海也成为长三角NO x、CO和O3的高值中心。上海与其他城市在同一污染物上的空间相关性分析表明，区域传输是影响上海空气质量的主要因子。世博会期间上海发生的污染事件主要和来自内陆的长程／区域传输有关。整体来讲，由于世博会期间的主导风向来自海洋，对靠近海岸的城市的空气质量有利，但是有可能对内陆城市的空气质量产生负面影响。

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【注释】

[1]根据定义，PM10当中包含PM 2.5。PM2.5占比越高，即PM10的成分中含有越多的细颗粒。**FLAMBE：Fire Locating and Modeling of Burning Emissions（火灾定位与燃烧排放模式），美国一个监控全球火情的科学项目。

[2]*根据定义，PM10当中包含PM 2.5。PM2.5占比越高，即PM10的成分中含有越多的细颗粒。**FLAMBE：Fire Locating and Modeling of Burning Emissions（火灾定位与燃烧排放模式），美国一个监控全球火情的科学项目。

[3]HYSPLIT模型：Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory（混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型），是美国国家海洋和大气局下属的空气资源实验室开发的一个完整的模式，用于模拟简单的气团轨迹及其复杂的传输、扩散、化学转化和沉降过程，至今仍是大气科学界最广泛使用的大气传输和扩散模型之一。**MODIS：moderate-resolution imaging spectroradiometer（中等分辨率成像光谱辐射仪），是搭载在美国Terra和Aqua卫星上的一种重要传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过X波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。全球许多国家和地区都在接收和使用MODIS数据。参见397页脚注*。

[4]*　HYSPLIT模型：Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory（混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型），是美国国家海洋和大气局下属的空气资源实验室开发的一个完整的模式，用于模拟简单的气团轨迹及其复杂的传输、扩散、化学转化和沉降过程，至今仍是大气科学界最广泛使用的大气传输和扩散模型之一。**MODIS：moderate-resolution imaging spectroradiometer（中等分辨率成像光谱辐射仪），是搭载在美国Terra和Aqua卫星上的一种重要传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过X波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。全球许多国家和地区都在接收和使用MODIS数据。参见397页脚注*。

[5]TRMM：Tropical Rainfall Measuring Mission（热带雨量测量任务）。