來源：中科院之聲

PM2.5指環境空氣中空氣動力學等效直徑小於等於 2.5 微米的顆粒物，也稱爲細顆粒物，肉眼不可見。人們現在經常提到的“霧霾”天準確來說應該是細顆粒物污染天（詳見：what？都無法呼吸了，竟然不是霧霾天！）。細顆粒物污染有兩個影響：危害人體健康和降低大氣能見度。也許你會有疑問，細顆粒物不是肉眼不可見嗎？那它是怎麼影響到能見度的呢？

這主要是因爲大氣散射。大氣散射是非常重要且普遍發生的現象，如果沒有大氣散射，那麼太陽光直射以外的地方都是一片黑暗。太陽光通過大氣時遇到雲滴和氣溶膠等小顆粒時，部分光線會改變原本的直射方向，朝其他方向散射。光和小顆粒的這種相互作用，與入射光波長和遇到的“攔路”顆粒的相對大小有關。

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當入射光波長比遇到的顆粒尺度大得多時，可認爲是比較簡單的瑞利散射；當波長與顆粒尺度相當或小於顆粒尺度時，就是較複雜的米散射；當顆粒尺度比波長大得多時，則採用幾何光學處理。可見光波長約爲0.38~0.78μm，與細顆粒物的尺度相當。因此，大氣較爲乾淨細顆粒物較少時以瑞利散射爲主，我們會有一個晴朗的好天氣。瑞利散射的強度與波長四次方成反比，波長越短瑞利散射強度越強，因此波長較短的藍光被強烈散射，使得天空呈現蔚藍色。當大氣中細顆粒物較多時，由於米散射的散射光強與波長沒有顯著的關係，使得天空呈現灰白色。

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大氣能見度的好壞受到大氣對太陽光散射和吸收的消光效應影響。細顆粒物和氣態污染物對光的吸收和散射使能見度降低，其中顆粒物消光帶來的影響大約有60%~95%。有一個專業術語叫氣溶膠光學厚度，英文名稱爲AOD（Aerosol Optical Depth）或AOT（Aerosol Optical Thickness），就是用於描述氣溶膠對光的削減作用。

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近年來，細顆粒污染備受關注，相關的觀測站點也越來越多。然而，現有觀測在時間和空間上的覆蓋面都有所不足。PM2.5觀測站點主要集中在城市區域，且多數站點開展觀測的時間不長，而能見度作爲基礎觀測項目具有較全面的空間觀測和較長的歷史數據。因此，利用能見度與顆粒物質量濃度間的關係，探尋基於能見度獲取PM2.5質量濃度的方法是值得嘗試的方向，有利於在較大時空尺度上增進對顆粒物污染演化過程的理解。

能見度的好壞直接影響到人們的生活，低能見度對交通和一些觀測活動有着極大的影響。能見度受到多種因素的影響，如大氣成分、風速和空氣溼度等。其中空氣溼度是影響能見度與顆粒物質量濃度關係的重要參數，影響着大氣顆粒物的粒徑、質量、密度、折射指數等物理參數。大氣氣溶膠可以分爲吸溼性（親水性）氣溶膠和非吸溼性（疏水性）氣溶膠。當幹粒子吸溼後，粒徑有明顯的增長，前向散射迅速增大。不少研究已經表明，大氣能見度受到空氣溼度和顆粒物質量濃度的共同影響。

《大氣科學進展》近期發表的文章中，中科院大氣所LAGEO團隊利用能見度獲取的環境消光係數和幹氣溶膠散射係數，分析了觀測期間兩個污染過程中的氣溶膠吸溼性，建立了基於能見度估算PM2.5質量濃度的方法，可以很好地估算PM2.5質量濃度。

研究人員在西南地區外場觀測中進行了能見度、環境溼度、PM2.5質量濃度和幹氣溶膠散射係數等的觀測研究。爲了解釋 PM2.5質量濃度和能見度變化的差異，研究了水汽對氣溶膠散射的影響，並用擬合公式建立了幹狀態和溼狀態下氣溶膠光學參數的關係。研究發現幹氣溶膠的散射係數與PM2.5質量濃度有很好的線性關係，由此建立了基於能見度估算PM2.5質量濃度的方法。

用能見度估算的PM2.5質量濃度與直接測量的對比

大氣氣溶膠的質量濃度的分佈在時空尺度上差異很大，因此給我們認識氣溶膠的時空分佈特徵和演變過程帶來了困難。利用較爲容易獲得的大氣能見度、空氣溼度數據估計 PM2.5質量濃度是一種很有前途的方法，有望彌補PM2.5質量濃度直接監測時空覆蓋不足的問題，還可以結合衛星和激光雷達改進PM2.5質量濃度的遙感反演。建立長的時空尺度上PM2.5數據庫有利於進一步理解細顆粒污染物的形成演化過程，爲大氣污染防治和改善空氣質量提供基礎數據和科學依據。但是由於環境大氣中的相對溼度具有明顯的日變化、季節變化過程，因此仍然需要探求不同季節、不同地區、不同氣象條件下該方法的適用性，尋找大氣能見度和PM2.5濃度之間的本質聯繫。