2014, Vol. 35
2. 杭州市环境监测中心站, 杭州 310007;
3. 田纳西大学, 美国 TN37996
2. Hangzhou Environmental Monitoring Center Station, Hangzhou 310007, China;
3. The University of Tennessee, TN 37996, USA
大气污染已成为近年来杭州环境空气的突出问题,其重要特征为细颗粒物污染的加剧和大气能见度的降低. 2006~2008年,杭州市PM2.5的年平均浓度达到70~75 μg ·m-3[1],是国家环境空气质量年二级标准35μg ·m-3的2倍多[2].据杭州市气象局数据,2003~2012年间,杭州市能见度低于10 km的霾日数平均每年达到159 d,超过全年天数的2/5. 洪盛茂等[3]研究发现,20世纪80年代,杭州市大气年平均能见度在10 km左右,至2000~2006年间则下降到7 km左右,能见度的下降与PM2.5等细颗粒物浓度的上升关系密切[4,5].预防和控制大气细颗粒物污染,改善大气能见度已经成为杭州目前大气污染治理中亟待解决的问题.
颗粒物的散射和吸收作用是影响大气能见度的主要因素,通常散射消光作用又大于或远大于吸收消光作用[6],因此,研究颗粒物散射作用能较好估计大气颗粒物对总消光系数的贡献,判断对大气能见度下降的影响.近年来国内对散射系数的研究逐渐增多,陶俊等[7]在广州城区研究发现散射系数与能见度呈强烈的负相关,是影响能见度下降的重要因素.朱李华等[8]和赵秀娟等[9,10]分别报道了北京城区和上甸子本底站霾天气下散射系数特征.岳建华等[11]在成都报道了生物质燃烧和沙尘期间的散射系数特征. 徐婷婷等[12]和王苑等[13]在上海分别对霾天气和沙尘天气下气溶胶后向散射系数进行研究. 相比而言,以往对杭州大气颗粒物的研究大多集中在颗粒物浓度和化学组分上[14,15],Xu等[16]在1999年秋季对杭州郊县的临安本底站的散射系数进行过短暂观测,陈然等[17]和肖钟湧等[18]在2006~2007年间对杭州市区的气溶胶光学厚度进行过观测,徐昶等[19]在2011年世界无车日期间报道了杭州市颗粒物的散射消光系数,但总体而言,针对杭州市区较长时间范围内大气散射消光特性及霾天气下污染特征的研究仍较少. 本研究通过为期1 a的观测,对杭州大气颗粒物散射消光特性及影响因子进行分析,探讨了散射系数霾天气下的污染特征及对能见度下降的影响,以期为更好地阐明杭州大气污染现状、 开展防治工作提供依据及参考. 1 材料与方法
本研究监测地点位于杭州市朝晖国家环境空气自动监测站,为商住交通混合区,站点离地面垂直距离约20 m,周围无明显遮挡及排放源影响,观测时间为2011年7月1日~2012年6月30日.研究期间,采用澳大利亚ECOTECH公司的Aurora-1000型浊度仪观测颗粒物的散射消光系数(bsp),测量波长为525 nm,时间分辨率为5 min,通过内部温湿度传感器控制内部加热系统,维持内部相对湿度(RH)处于60%以下.对观测期间获得的数据进行甄别,排除因站点停电、 仪器故障、 维护校准、 及个别极端雨雪天气造成的异常数据后,共获得有效样本数7507个.同时,通过Thermo公司的RP1405D微量振荡天平法颗粒物监测仪在线监测获得PM2.5和PM10数据； 通过美国Thermo公司生产的43i/43C型和42i型气体分析仪在线监测获得SO2、 NO-NO2-NOx气体的浓度.同期的能见度数据由站点配备的美国Belfort公司的Model6000型能见度传感器获得； 相关的地面气象观测数据由美国Metone公司的自动气象站监测获得. 历史霾日数及相关气象资料由杭州市气象局提供. 同时还利用NOAA Air Resources Laboratory研发的HYSPLIT模式,进行前推和后推气流轨迹线的绘制[20].上述仪器均按相关标准及要求定期维护校准,确保数据可靠性. 2 结果与讨论 2.1 散射系数特征概况
图 1为2011年7月~2012年6月期间,杭州大气颗粒物散射系数小时及日变化状况. 散射系数日均值变化范围为108.4~1098.1 Mm-1,最低值出现在夏季的7月12日,最高值则出现在秋季的11月17日,年均值达到428.6 Mm-1±200.2 Mm-1. 春夏秋冬四个季节的散射系数分别为397.0、 287.4、 442.4、 547.1 Mm-1.
 | 图 1 杭州大气颗粒物散射系数日变化趋势 Fig. 1 Daily variations of particle scattering coefficients in Hangzhou |
表 1给出了国内外文献中报道的观测值作为比较.从年均水平来看,杭州市散射系数明显高于北京[21,22]、 上海[23]两个特大城市,达到其1.5倍左右,远高于上甸子本底站[22],达到2.4倍左右.分季节看,秋冬季杭州散射系数高于广州[24]、 济南[25],明显高于上海[26]、 新垦[27]、 临安[16]、 Gosan[28]、 Mexico City[29],远高于Hong Kong[30]、 Granada[31]； 春季散射系数与天津[32]、 Kwangju[33]接近； 明显高于石家庄[34]； 夏季散射系数高于广州[35],远高于Nagoya[36]、 Atalanta[37] .总体来看,杭州市全年及各季节散射系数水平高于上述国内外地区及城市,污染程度较重.
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表 1 各地颗粒物散射系数、 PM2.5质量浓度及颗粒物散射效率值状况 Table 1 Particle scattering coefficients,PM2.5 mass concentrations and particle scattering efficiencies at different sites over the world |
图 2为颗粒物散射系数小时频率分布状况,散射小时高频值主要分布在100~700 Mm-1之间,占所有观测的84.2%； 其中,散射值在200~500 Mm-1之间的出现频率占所有观测的51.0%； 散射值小于100 Mm-1的出现频率为1.9%,散射值大于800 Mm-1和1000 Mm-1的出现频率分别为8.1%和2.7% .利用多项式拟合的方法,得到杭州频率分布最大值所对应的散射系数值为295 Mm-1,可作为杭州大气颗粒物散射系数本底值参考.
 | 图 2 颗粒物散射系数频数分布 Fig. 2 Frequency distribution of the scattering coefficients |
图 3为观测期间颗粒物散射系数月均值及气象因子变化趋势.散射系数月均浓度最高值出现在12月,达到564.6 Mm-1±213.2 Mm-1,浓度较高的月份还有1月、 11月和2月； 最低值出现在8月,仅为241.7 Mm-1±91.8 Mm-1,浓度较低的月份还有7月和6月.总体呈现出秋冬季高、 夏季低的变化趋势,冬季散射系数达到夏季的1.9倍左右.
 | 图 3 散射系数及主要气象因子月变化趋势 Fig. 3 Monthly variations of scattering coefficients and major meteorological factors |
散射系数的季节变化趋势受污染物源强和气象因素的共同影响.如图 3所示,杭州秋冬季温度较低,燃烧取暖等活动增多,机动车燃料燃烧效率下降[38],污染物排放水平增加； 较低的温度也导致逆温发生频率较高,强度、 厚度较大[39],加上秋冬季风速较低,总体扩散条件较差,污染物易积聚导致较高的散射水平.而夏季,沿海地区降水频繁,温度较高,风速较大,对流活动加强,大气扩散能力较强,从而污染物浓度较低,散射系数水平也较低.
通过HYSPLIT后向轨迹模式对每日传输到杭州的气团路径进行分析,进一步研究不同季节气团传输对散射系数的影响,如图 4所示.结果表明散射系数大于年均值428.6 Mm-1的天数中,来自西-西北-北方向气团的比例为64.4%,东北方向及南-西南方向气团的比例分别为19.2%和8.9%,而来自东-东南的气团比例只有7.5%.当散射系数大于600 Mm-1时,来自西-西北-北方向气团的比例上升到为76.7%,东北方向及南-西南方向气团的比例分别为10.0%和13.3%,来自东-东南的气团比例则为零.而在散射系数小于本底值295 Mm-1的天数中,来自东-东南的气团比例则达到了56.2%.杭州所处沿海地区,受典型的季风性气候影响,秋冬季主导风向为西北风,易从内陆带来污染气团,而夏季主导风向为东南风,易从海洋上带来干净气团[40],这也是散射系数秋冬季高、 夏季低的一个重要因素.
 | 图 4 4种传输到杭州的典型气团轨迹 Fig. 4 Four typical trajectories representing four types of air masses arriving in Hangzhou |
散射系数的季节变化趋势与许建明等[23]2008年在上海的观测结果相似,但与Yan等[41]2003~2005年、 He等[21]2005~2006年、 赵秀娟等[10]2007~2008在北京观测到的夏季高、 冬季低的结果相反. 笔者发现,研究期间杭州市春、 夏、 秋、 冬这4个季节的平均相对湿度(RH)分别为76.4%、 80.0%、 76.0%和79.0%,冬季与夏季RH相近； 而北京夏季RH在70%~80%之间,冬季则在40%~50%之间,两个季节的差异较大.研究表明RH是影响颗粒物吸湿增长进而影响散射水平的重要因素[41,42],高湿度有利于二次污染气溶胶硫酸盐、 硝酸盐、 铵盐的生成及吸湿增长,从而影响消光水平降低能见度[43].Yan等[41]在北京的实验中发现当RH从40%左右上升到80%左右时,相应的颗粒物散射系数亲水增长因子可达1.2~1.3,而当RH上升到90%以上,亲水增长因子可达到2.0以上,对散射水平的影响较大.同时夏季温湿度高,太阳辐射增强,气粒转化反应增强,使得气溶胶中二次气溶胶如硫酸盐、 硝酸盐含量增加,气溶胶具有更高的光散射能力.因此,北京夏季较高的RH可能是导致夏季散射系数高于冬季的重要因素.而杭州与上海同处长江三角洲,地理位置与气候相近,影响散射系数的因素相对相似,呈现的季节变化趋势也相对一致. 2.2.2 日变化特征 对观测期间散射系数、 PM2.5和主要气态污染物进行各时次平均,得到相应的日变化曲线,如图 5所示.杭州市大气颗粒物散射系数日变化趋势总体呈双峰结构,各季节日变化趋势基本相似,早峰值出现在07:00~10:00之间,晚峰出现在19:00~22:00之间.从全年平均来看,早峰出现在08:00,达到459.1 Mm-1±244.1 Mm-1,晚峰出现在21:00,达到451.5 Mm-1±279.4 Mm-1,谷值则出现在16:00,为400.59 Mm-1±248.0 Mm-1,趋势与许建明等[23]在上海的结果基本相似.
 | 图 5 颗粒物散射系数及PM2.5、 SO2、 NOx浓度日变化趋势 Fig. 5 Diurnal variations of particle scattering coefficients,and the concentrations of PM2.5,SO2,NOx |
由图 5可见,散射射系数与PM2.5、 NOx基本呈相似日变化趋势.NOx通常作为机动车尾气排放的示踪物,07:00~10:00和19:00~22:00属于上下班高峰期,交通流量大,机动车污染排放加剧,因此散射系数的日变化趋势主要受城市交通影响,在上下班高峰期呈现出峰值.而在早上10:00以后,随着温度上升,大气边界层逐渐抬高,对流活动旺盛,污染物源强排放的减弱,至14:00左右,散射系数逐渐到达一天中的低谷.值得注意的是,PM2.5和散射系数早峰出现时间比NOx的峰值滞后2h,晚峰时间则基本相似,这可能是由于白天光照较为充足,大气氧化剂(如O3)浓度较高,PM2.5的浓度除了受机动车排放的一次污染物影响外,主要还受排放污染物二次转化和形成的影响,因此PM2.5和散射系数的峰值略有延后,出现在交通高峰期之后； 而夜间,光照缺乏,O3与NOx的转化效应削弱,大气氧化剂浓度较低,污染物的二次转化和形成效率下降[19],因此PM2.5浓度主要受机动车一次排放的影响较大,散射系数峰值与NOx也相对吻合.SO2主要作为固定源排放的指示物,受早晚高峰影响较小,在中午浓度达到高峰,这可能与上班后的一段时间内商业、 工业用电量达到高峰有关,其和PM2.5峰值出现的时间一致,表明该时段PM2.5除受早高峰污染物二次转化的贡献外,还可能受到固定源一次排放贡献的影响. 2.3 散射效率及消光贡献 2.3.1 散射效率
将散射系数与SO2、 NO2、 PM10和PM2.5进行相关性分析,以研究主要污染物对散射系数的影响.大气气态污染物的散射消光作用(瑞利散射)的影响一般较小[44,45],而本研究发现散射系数与SO2和NO2相关系数分别为0.40和0.51,呈一定的相关性.SO2和NO2是硫酸盐和硝酸盐等二次气溶胶的主要前体物,二次气溶胶由于粒径通常较小,其散射作用一般较为强烈,这可能是SO2和NO2与散射系数呈一定相关性的主要原因.散射系数与PM10和PM2.5的相关系数分别达到0.72和0.84,表明颗粒物在消光贡献中起主要作用.而散射系数与PM2.5的相关性比与PM10的相关性更好,表明细颗粒物对大气消光作用影响更为显著.分季节对散射系数和PM2.5的相关性进行分析,得到春夏秋冬4个季节的R2分别为0.55、 0.80、 0.80和0.79,如图 6所示.夏秋冬3个季节散射系数与PM2.5的相关性基本接近且较好,表明PM2.5是影响散射消光的主要因素,同时也发现秋季和冬季PM2.5的浓度及散射水平总体显著高于夏季,这也是杭州秋冬季霾天气程度较重的原因之一[46].相比而言,春季散射系数与PM2.5的相关性相对其他3个季节略差.研究发现春夏秋冬4个季节PM2.5/PM10分别为0.53、 0.60、 0.72和0.62,春季PM2.5/PM10比值明显低于其他3个季节.春季北方沙尘频发,通过长程传输到东部沿海地区,影响当地空气质量[47,48].沙尘主要以粗颗粒物形式存在,受频繁的沙尘输入影响,春季颗粒物中粗颗粒物含量较高,细颗粒物比例下降,对散射消光的影响削弱,这可能是该季节散射系数与PM2.5相关性弱于其他季节的重要原因.
 | 图 6 不同季节散射系数与PM2.5的相关性 Fig. 6 Linear correlation between scattering coefficients and PM2.5 in different seasons |
颗粒物散射效率(单位 m2 ·g-1)是单位质量浓度颗粒物对光的散射能力,是表征散射系数与颗粒物质量浓度定量关系的基本参数.本研究中浊度仪未安装PM2.5粒径切割头,因此测定的光散射值是各个粒径的颗粒物共同散射的结果,而散射系数主要受细颗粒物的影响较大,因此本研究中暂不考虑粒径大于10 μm颗粒物的散射作用,将散射系数近似视为粒径小于10 μm的颗粒物的结果.用相关性分析回归方程的斜率,表示PM10的散射效率,从而得到PM10的散射效率为4.4 m2 ·g-1,若将散射消光全视为PM2.5作用的结果,则近似得到PM2.5的散射效率为7.6 m2 ·g-1.如表 1所示,与文献中报道的观测值相比,杭州PM10散射效率低于北京城区[22]、 上甸子[22],与广州[24]、 Gosan[28]、 Atanlta[37]相近,高于天津[32]、 新垦[27],略高于临安本底站[16]； PM2.5散射效率则远高于这些城市,表明杭州市细颗粒物重要的散射消光作用和对能见度的显著影响.对不同RH范围下PM2.5的散射效率值进行比较,如表 2所示.结果表明当RH从40%以下上升到70%时,散射效率只从6.0 m2 ·g-1上升到6.4 m2 ·g-1,并不明显； 当RH超过70%后,随着RH上升,散射效率显著增加达到了9.5 m2 ·g-1,是RH为40%时的1.6倍左右,这与Yan等[41]在北京的结果相似.气溶胶中的硫酸盐、 硝酸盐、 铵盐等二次粒子的潮解点一般在RH为70%~80%附近[49],高湿度有利于二次粒子的生成及吸湿增长,这也是RH超过70%后散射效率显著增加的原因,也表明亲水增长因子对散射水平的影响较大,RH是影响散射水平的一大重要因素.
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表 2 不同湿度下PM2.5散射效率 Table 2 Scattering efficiencies of PM2.5 under different relative humidity |
大气总消光系数可表示为bext=颗粒物散射消光(bsp)+颗粒物吸收消光(bap)+气体散射消光(bsg)+气体吸收消光(bag).同时,bext与能见度又存在相应关系,用Koschmieder公式表示为:Lv=3.912/bext,式中,Lv指的是大气能见度,单位为km,bext指的是大气总消光系数,单位为 Mm-1.通过上述公式可以将观测期间的能见度转化为bext,计算得到各小时bsp在bext中的比值,从而平均计算得到观测期间的散射消光贡献.
结果表明,2011年7月~2012年6月观测期间,bext变化范围为359.1~918.3 Mm-1,年均值则达到472.2 Mm-1.对比各小时bsp和bext可以计算得到观测期间bsp在bext中的比例达到90.2%, bag的比例仅10%左右.该结果略低于杭州郊县临安的93%[16]、 显著高于北京的78%~80%[21].颗粒物散射消光受RH影响较大,较高的湿度利于散射组分吸湿增长导致散射消光作用增强,其次空气中较高的水汽含量也会增强散射作用,从而增加散射消光比例,因此较高的RH、 频繁降水以及较大的水域面积等因素可能都会导致散射消光比例相对较高.杭州地处东部沿海,降水较北方城市频繁,同时市区内有钱塘江、 西湖、 西溪湿地、 运河河道等水系分布,水域面积较大,常年RH在80%左右,较高的RH可能是导致散射消光比例较高的重要原因.同时也表明颗粒物散射消光是杭州市大气消光最主要的贡献部分,是引起杭州市大气能见度下降的根本原因. 2.4 霾天气下散射特征
参照中国气象局颁布的霾的气象标准[50],对观测期间发生的霾天气进行筛选,根据能见度、 颗粒物浓度、 以及散射系数水平,划分出了几次较典型的霾污染事件,如图 7所示.2011年11月7日~12月27日之间,观测到了5次较典型的污染过程,分别发生在11月13~14日、 11月17~18日、 11月27日、 12月5日以及12月13~14日.5次污染事件期间,均观测到能见度急剧下降低至5 km,最低小时能见度分别降至2.2、 0.9、 2.3、 2.0和1.9 km,散射系数则分别高达1467.7、 1416.2、 1991.8、 1012.0和1134.2 Mm-1,为典型的霾污染天气.期间污染物浓度呈急剧上升趋势,PM2.5浓度分别高达207.9、 203.7、 301.6、 195.5和186.8μg ·m-3,PM10浓度则分别高达343.2、 369.9、 452.3、 348.3和371.4μg ·m-3. PM2.5/PM10均值分别达到0.61、 0.60、 0.67、 0.58和0.57,表明高浓度的细颗粒物和粗颗粒物均为污染形成的重要因素.气态污染物如SO2、 NOx浓度也呈显著上升趋势,NOx浓度分别高达158.7、 170.6、 270.1、 168.5和519.6μg ·m-3,较平时上升了数倍,表明本地工业排放特别是机动车排放可能是这几次污染发生的主要原因.图 7给出了污染期间主要气象因子状况.可以看到这5次污染期间RH基本在80%以上,适合二次粒子吸湿增长和生成[41,49],主导风向基本为北-西北方向,风速分别为0.50、 0.49、 0.45、 0.71和0.44 m ·s-1,均较低,气压较污染前后均呈上升趋势,而温度则大多处于一天之中的低谷,污染过程多数发生在傍晚至早晨期间.从上文日变化过程分析可知,傍晚是交通晚高峰期间,机动车排放大量的污染物,杭州秋冬季气压总体较高,入夜后温度较低,容易形成逆温层[39],加上风速较低,大气扩散条件总体较差,以及较高的RH,均利于污染物积聚加重污染程度,从而导致散射消光水平上升而能见度下降形成霾天气,这也是杭州秋冬季霾天气多发的重要原因.
 | 图 7 典型霾天气散射系数、颗粒物浓度及气象因子变化趋势 Fig. 7 Variations of light scattering coefficient,particle concentrations and meteorological factors during typical hazy weather |
在2012年3月14日及5月4日观测到另外2次典型的污染过程.期间能见度分别下降至4.2 km和3.5 km,散射系数分别为586.5 Mm-1和852.1 Mm-1,相比而言霾程度低于秋冬季的5次事件.PM2.5浓度分别为123.5μg ·m-3和124.1μg ·m-3,PM10浓度分别为257.2μg ·m-3和255.7μg ·m-3,PM2.5/PM10均值分别为0.48和0.49,明显低于前5次事件(0.58~0.67),表明春季的这2次污染事件中细颗粒物浓度比例相对较低而粗颗粒物的比例上升.2次污染过程期间的SO2浓度分别为86.8μg ·m-3和60.8μg ·m-3,NOx浓度则分别为138.3μg ·m-3和90.0μg ·m-3,较污染前略有上升但不明显.表明本地污染源排放对两次污染形成的贡献有限.此外,这2次污染期间主导风向均为北-西北风方向,风速分别为1.3 m ·s-1和1.6 m ·s-1,远高于前5次污染事件,而RH分别为57.3%和66.3%,远低于前5次事件的80%左右,且气压总体较低,表明受到北方干燥气团南下传输的影响,而其PM2.5/PM10比值低于平常水平也表明这2次能见度下降的霾天气过程很可能受春季北方沙尘长程传输对当地空气质量造成的影响,这也是春季杭州霾天气发生的一大重要原因.
为了进一步了解霾天气下散射系数及主要污染物特性,对2011年7月~2012年6月一年左右观测期间的小时样本数按照能见度范围进行划分,从而得到不同程度灰霾天气以及非霾天气下散射系数、 散射消光比例、 颗粒物浓度、 气态污染物浓度的界定标准,以及相关气象因子的水平状况.从表 3中可以看到,在灰霾天气(V<10 km)状况下,散射系数达到684.4 Mm-1±218.1 Mm-1,是非霾天气(V>10 km)的2.6倍,在重度霾(V<2.0 km)状况下,散射系数则高达1095.4 Mm-1±397.7 Mm-1,是非霾天气的4.2倍.灰霾和重度霾天气下,PM2.5浓度分别为77.1μg ·m-3±30.7μg ·m-3和119.8μg ·m-3±45.4μg ·m-3, 达到非霾天气的2.2和3.4倍； PM10浓度分别为132.7 μg ·m-3±56.6 μg ·m-3和188.1 μg ·m-3±77.7 μg ·m-3,达到非霾天气的1.8和2.6倍； PM2.5/PM10比值分别为0.60±0.09和0.65±0.08,比非霾天气分别上升了0.09和0.14； 散射消光比例则分别达到91.7%±2.6%和91.1%±3.2%,比非霾天气分别高出2.3%和1.7%.上述结果表明灰霾天气下细颗粒物浓度、 比例及颗粒物散射消光比例都较非霾天气有显著上升,这也可能是导致大气能见度下降和灰霾天气发生的重要原因.与此同时SO2、 NOx等气态污染物浓度在灰霾天气也均表现出较高水平,分别达到57.4μg ·m-3±33.2μg ·m-3和116.5 μg ·m-3±61.9 μg ·m-3,接近非霾天气的2倍左右.从气象因子来看,灰霾天气发生时的平均风速为1.04 m ·s-1±0.56 m ·s-1,平均温度为13.4℃±8.7℃,RH为79.8%±10.9%,压强为1015.7 hPa±9.0 hPa,表明灰霾污染过程大多发生在风速、 温度相对较低、 湿度及压强较高的不利的大气扩散条件下.灰霾的成因较为复杂,是大气颗粒物浓度、 化学组分、 污染气体浓度以及气象因子等因素综合影响的结果.
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表 3 霾与非霾天气下主要污染物浓度及气象因子水平 1) Table 3 Concentrations of major pollutants and meteorological factors in hazy and non-hazy weather |
(1)2011年7月~2012年6月期间,杭州市大气颗粒物散射系数年均值为428.6 Mm-1±200.2 Mm-1,频率最大值出现在295 Mm-1.散射系数季节变化呈秋冬高夏季低的趋势,冬季均值达到夏季的1.9倍； 日变化趋势呈典型的双峰型,早峰出现在08:00,晚峰出现在21:00.
(2)散射系数与PM2.5和PM10呈较好相关性,散射效率则分别为7.6 m2 ·g-1和4.4 m2 ·g-1,高于国内外报道的大多数城市.RH超过70%后,散射效率随RH上升呈显著上升趋势.
(3)观测期间,散射系数在总消光系数中的比例达到90.2%,表明颗粒物散射消光是杭州市大气消光最主要的贡献部分,是引起杭州市大气能见度下降的根本原因.
(4)霾污染天气大多发生在风速、 温度较低、 湿度及压强较高的不利大气扩散条件下.灰霾和重度霾天气下,散射系数分别达到非霾天气的2.6倍和4.2倍； PM2.5/PM10比值分别比非霾天气的比例分别上升了0.09和0.14,表明灰霾天气下散射系数及细颗粒物浓度和比例都较非霾天气有显著上升,这也可能是导致大气能见度下降和灰霾天气发生的重要原因.
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