第七届青年地学论坛

飞机航测是高空大气污染监测的一种重要方式，在捕捉大气污染三维分布、分析污染成因与来源方面起重要作用。研制高效、可靠的机载大气采样系统是开展高水平飞机航测试验的技术基础。本研究在调研国内外飞机航测采样技术的基础上，基于我国通航飞机的飞行速度和高度等实际情况，设计研制了基于运-12飞机的航测研究平台，包括大气采样系统、电力切换与供应系统、模块化机舱布局。基于上述平台，于2018年7-8月和2019年12月分别在东北和华北地区开展大气污染飞机航测试验，设计了“白城-长春”、“白城-四平”和“白城-松原”，“太原-济南”四个航线，共计飞行18航次，总航时49小时，对O₃、SO₂、CO、VOCs、HONO、气溶胶化学成分、粒径分布和光学性质等参数进行了测量。基于航测结果分析了东北和华北地区主要大气污染物的垂直分布特征和区域传输过程，研究发现，东北地区气态污染物 SO₂ 和 NO 等的浓度均呈现近地面浓度高、随着高度的升高而逐渐降低的趋势；O₃ 浓度的垂直廓线在不同航测中呈现随着高度的升高而逐渐升高或降低的不同趋势。航测实验中捕捉到污染气团由华北向东北传输的案例，结合后向气流轨迹和中尺度气象模式模拟分析污染气团在垂直方向上的差异，推断其污染过程为华北地区地面污染气团经过湿润温暖的气流，抬升并输送至东北地区高空。在华北地区冬季重污染期间，各污染物如 SO₂、Bsc、BC 和大气颗粒物数浓度均呈现近地面浓度高、随高度增加浓度迅速降低的特征，而 O₃ 浓度在垂直方向上变化梯度较小。结合相对湿度的廓线，可推测近地面较高的相对湿度有利于气态污染物向颗粒态转化，加剧了边界层内的气溶胶污染。本研究加深了对我国东部地区区域大气复合污染的三维分布特征、物理化学机制及其成因的科学认识，为制定区域大气污染防治对策提供了科学支撑。
 

飞机航测；垂直廓线；区域传输；空气污染