Page 238 - 《高原气象》2025年第6期
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高     原      气     象                                 44 卷
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              1  引言                                             PM 浓度的升高显著降低了南京地区 J（NO）； 王
                                                                   10
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                                                                蕊（2017）发现， 高浓度的 PM 导致华北地区 NO                 2
                                                                                           2. 5
                  随着中国减排措施的实施， 2013 -2023 年间，
                                                                光解速率整体降低。严晓瑜等（2023）在研究银川
             主 要 人 为 污 染 物 如 二 氧 化 硫（SO）、  氮 氧 化 物              市臭氧污染过程中光解速率与气溶胶之间的关系
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             （NOx）和一次颗粒物（PM）的排放显著减少（Li et
                                                                时 ，  发 现 J（O D）、  J（NO）均 与 AOD、  PM 以 及
                                                                             1
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             al， 2019； 李本涛等， 2023）。然而， 中国仍然面临
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                                                                   2. 5
             复杂的大气污染， 主要特征是高浓度的二次污染物                            次是PM ， 再次是PM 。
                                                                                    2. 5
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             （以臭氧和 PM 为代表）， 特别是在京津冀（BTH）                            京津冀地区作为典型的复合型大气污染区域，
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             地区（Wang et al， 2017）。光化学反应在臭氧生成                    在颗粒物污染治理过程中， 二次污染物浓度会迅速
             和光化学烟雾形成过程中发挥重要作用。反应由                              升高， 导致严重的光化学污染（Tang et al， 2018）。
             紫外辐射驱动， 使大气中的分子分解， 从而引发一                           因此， 重视对光解率的观测和相关影响因素的研究
             系列复杂的化学反应， 是自由基化学的驱动力， 其                           具有重要意义。然而， 目前国内对常规辐射通量观
             反应速率（J）是各种污染物相互作用的枢纽。在低                            测较多， 而对光化辐射通量和光解速率的观测相对
             层大气中， 一个关键光化学反应就是二氧化氮                              而言较少， 还需深化对光解速率变化特征及其影响
             （NO）的光化学反应， 该光化学反应是导致对流层                           因子研究。
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             臭氧（O）形成的原因之一（Monks et al， 2009）。                       本文利用北京地区光解速率和紫外辐射的观
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                  国外关于光解速率的研究可以追溯到二十世                           测资料， 根据两者的关系建立适合该地区的经验公
             纪五六十年代。Leighton（1961）解释了大气中污染                      式， 建立 2013 -2023年的 J（NO）数据集， 研究光解
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             物在光照下的化学反应过程， 包括自由基的生成、                            速率的长期变化特征， 并评估气溶胶对 NO 光解速
                                                                                                       2
             链式反应的引发等。随着光化学烟雾问题愈发严                              率的影响， 以期为该地区的光化学污染提供新的信
             重， 研究人员开始更多地关注光解速率在大气化学                            息和认识， 进而为科学制定空气污染防治措施提供
             中的关键作用。Dickerson et al（1997）进一步指出，                 依据。
             吸收性气溶胶能抑制大气中的光化学反应， 导致光
             解速率降低， 相比之下， 散射型气溶胶则使光解速                           2  站点和数据介绍
             率增大。此后， 许多学者进一步研究了光解速率的                            2. 1 站点描述
             测量技术和变化特征。例如， Hofzumahaus（2006）                        北京市位于华北平原西北角， 西部为太行山脉
             详细地讲述了 J（NO）和其他光解速率的测量技术                           西山， 北部和东北部为燕山山脉的军都山， 属于暖
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             的基本原理和手段； Gerasopoulos et al（2012）研究               温带大陆性季风气候， 具有显著的四季分明特征。
             了 2002 -2006 年希腊克里特岛的 J（NO）的基本特                    夏季受东南季风影响， 气温高且降水集中； 冬季受
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             征， 发现其日变化呈现早晚低、 中午高的单峰型分                           西北季风影响， 气候寒冷干燥（王蕊， 2017）。本文
             布 ；  Walker  et  al（2022）测 量 了 英 国 两 个 站 点 的       中的紫外辐射和光解速率观测是在中国科学院大
             J（NO）， 发现 J（NO）在不同季节表现出显著的变                        气物理研究所铁塔分部进行的， 该地点位于北京市
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             化特征： 冬季值最低， 随着季节的变化， 春季逐渐                          海淀区北三环马甸桥北， 北土城西路健德门桥的西
             增加， 并在夏季达到最大值。                                     南角。测点周围没有明显的遮挡物和工业源， 因此
                  国内关于 J（NO）以及其他光解速率的研究大                        观测数据能够很好地代表北京市区的污染特征。
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             约从 20 世纪 80 年代开始逐渐开展起来。范志华和                        2. 2 测量方法和数据质量控制
             毛节泰（1991）首次在中国进行 J（NO）测量， 使用                           光解速率观测采用由聚光科技联合北京大学
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             太阳分光光度计测量太阳直射光的紫外线辐射光                              开发的 PFS-100大气光解速率分析仪。该仪器配备
             谱， 确定了北京秋季的 J（NO）值。随后， 在华北、                        带制冷 CCD 检测器的高分辨率光谱仪， 测量光谱
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             长三角等地也进行了光解速率的观测研究， 发现京                            带宽范围是 270~790 nm， 光谱分辨率范围为 0. 75~
             津冀地区（赵舒曼， 2021）和珠江三角洲地区（Deng                       0. 85 nm， 能够实时测量多种物质的光解速率， 包
             et al， 2023）的光解速率均具有明显的季节性变化特                      括 J（NO）、 J（O D）和 J（HONO）等， 测量精度优于
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             征， 光解速率在夏季达到最大值， 其次是春季， 秋                          ±5%， 且 具 备 可 调 节 积 分 时 间 和 自 主 校 准 功 能
             季较低， 而冬季最低。此外， 研究表明严重的颗粒                          （Cantrell et al， 2003）， 确保数据的准确性和可靠
             物污染会抑制光化学反应： 蔡彦枫等（2013）发现，                         性。光谱辐射计通过光纤束， 将 2π 立体角石英接
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