随着城市发展，雾霾天气频发（王元等，2019；王博妮等，2020）。雾使能见度下降造成交通安全隐患（张金满等，2016），2023年2月3—4日许广高速长沙段，浓雾天气致短时内发生多起交通事故，造成严重经济损失。霾中有多种大气污染物累积，对人体影响很大（谢元博等，2014；尹志聪等，2019）。挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是O₃和二次有机气溶胶合成的重要前体物（严文莲等，2019），VOCs体积浓度变化影响O₃质量浓度（姚维杰等，2022；吴影等，2023）。VOCs中有严重危害人体健康的物质（Dieu et al.，2019；Zhang et al.，2020），故雾和霾天气下VOCs分布特征需引起社会各界的密切关注。

雾和霾大气边界层热力和动力条件对大气污染物分布影响很大（王博妮等，2016；王泰等，2023）。雾过程中稳定的逆温结构影响湍流交换而影响大气污染物垂直分布（Han et al.，2018），雾过程加重大气污染（吴春苗等，2022），Zhang et al.（2015）分析2016年11—12月我国东部雾霾事件发现，浓雾时PM1质量浓度约为平时十倍。雾对污染物的作用并不单一，雾对大气污染物有湿清除作用（王勇和胡晏玲，2006；Qian et al.，2023）。雾天常伴随稳定高湿度层，大气气溶胶粒子与雾中水分相互作用，伴随粒子微物理变化，雾对有机物清除率达50%（Gilardoni et al.，2014；Qian et al.，2023）。运动中雾滴不断吸收气态污染物，污染物溶解度越大，雾对其清除作用越好（周斌斌和徐家骝，1993），VOCs作为可挥发性有机物，高湿度环境对其有良好的清除作用（Wang et al.，2018；Izhar et al.，2020；银燕等，2020）。雾发生时VOCs的体积浓度随海拔升高而降低（Sun et al.，2018），雾对大气边界层各个高度污染物浓度的影响具有差异性（樊文雁等，2009）。

高精度的观测数据可以保证研究的准确性。探空气球和系留气艇是传统获取大气边界层要素的观测方式（Babu et al.，2011; 田梦等，2020），这些观测方式飞行速度受外界影响较大，不能匀速飞行，观测数据的时间精度有待提升。近年利用旋翼无人机进行大气边界层气象要素及大气污染物的观测成为新兴手段。旋翼无人机准垂直起降、可悬停、飞行速度稳定，提供可接触式探测，很大程度避免了外界影响，保证了高精度观测数据的准确性（Shen et al.，2022; Zhu et al.，2022）。

在过去研究中，研究对象多为PM_2.5、PM₁₀、NO_x等污染物，多侧重分析一次雾霾天气大气边界层特征或大气污染物粒径微物理变化过程（杨军等，2021），使用的观测数据多为逐小时地面气象观测气象要素和传统探空方式（探空气球、系留气艇等）探空数据。对于雾和霾天气下VOCs的垂直分布，以及大气边界层中VOCs和O₃之间相互影响的观测研究尚少，基于旋翼无人机观测的研究更是十分新颖。江苏作为经济发达地区（董莹等，2021），受雾和霾天气影响严重（顾沛澍等，2018；Dai et al.，2020；Gu et al.，2020; Liu et al.，2021），而随着大气颗粒物污染的逐渐缓解，臭氧污染越发受到重视（严文莲等，2019; Wang et al.，2022），作为臭氧前体物的VOCs的时空分布影响着臭氧的物理化学过程和生消机制（Hu et al.，2018; Tan et al.，2022）。本研究于2020年11月19 日至2021年1月15日（全文涉及的所有时间描述均为北京时）在江苏省东海县国家气象观测站进行了为期58 d的外场综合观测试验，将地面常规气象站的分钟级气象资料与旋翼无人机观测的逐秒探空数据相结合，分析不同天气条件下大气边界层中VOCs的时空分布特征，研究雾和霾天气条件下VOCs的时空分布差异及雾过程对VOCs的影响，以期对长三角地区大气复合污染有更加深入的认识。

1 资料和方法

1.1 野外科学观测地点

观测地点位于江苏省连云港市东海县国家气象观测站（118.71°E，34.54°N，海拔32.9 m），距县城中心约3 km，四周平坦开阔，无障碍物遮挡。2020年11月至2021年1月，在此进行了浓雾和霾过程的连续综合观测实验，以揭示苏北地区浓雾和霾过程中大气复合污染的特征，探讨大气边界层要素与VOCs垂直分布特征的关系。

1.2 旋翼无人机大气边界层探测系统

大气边界层观测使用自主研发的多旋翼无人机边界层气象综合探测系统。观测系统挂载灵嗅V2主机，测量要素包括气温、气压、相对湿度（Relative Humidity，RH）、风向、风速、VOCs体积浓度（如异丁烯、苯等）和O₃质量浓度，测量频率为1 次/s，垂直上升速度在150~200 m/min，垂直分辨率为2.5~3 m。该系统参考世界气象组织关于大气边界层气象观测的要求，气温、相对湿度传感器设计上沿用探空观测体制，传感器兼具高灵敏度和准确度，为避免旋翼扰流的影响，传感器设置在机臂60 cm以上处，采用三根支柱结构来确保支撑稳定，有效避免共振产生；风向、风速基于超声波检测方式，无运动部件，可实现瞬时风速、风向测量；VOCs利用光离子化检测方式（Photo Ionization Detection，PID），O₃和NO₂利用电化学检测方式。无人机探测范围为地表至离地800 m高度，详细参数可以参考观测系统的介绍（王宏斌等，2020）。本次观测试验利用旋翼无人机共捕捉到2次辐射雾过程和2次霾天气过程，获得了8种要素的100多条垂直廓线。

1.3 雾和霾判定标准

地面观测要素包括气温、气压、相对湿度、风向、风速和能见度，时间分辨率为1 min。文中雾和霾的判定根据器测能见度（VIS）观测值，当能见度在1 km≤VIS＜10 km为霾；VIS＜1 km为雾（GB/T27964-2011）。

2 结果分析

在2020年12月至2021年1月进行的无人机垂直探空观测试验中，选取2个雾天气和2个霾天气过程（表1），对比分析VOCs在雾和霾天气大气边界层中的垂直分布特征。

2.1 大气边界层气象要素的垂直分布

2.1.1 雾天气过程的风场特征和逆温

大气边界层中气温和相对湿度是雾形成和维持的重要因素，雾对大气污染物影响很大，图1a和图1c为12月28日气温和相对湿度时间高度剖面。28日400 m以下为平流-辐射逆温，即底部受近地面低温和弱冷气团影响迅速降温，上层西南暖湿气流受影响较小形成的逆温。28日地表辐射冷却及200 m以下气温持续降低，贴地逆温加强，03时左右雾形成，100 m以下气温低于5℃。雾生成后200 m以上气温降低，逆温强度略有减弱，但逆温厚度不断增加。150 m以上雾爆发和消散阶段均有深厚暖气团，雾维持阶段贴地逆温厚度不断增加，存在多层逆温，日出后太阳辐射增强，贴地逆温减弱，雾进入消散阶段，12时后雾结束。0~800 m相对湿度与气温分布特征相反，相对湿度达90%时，雾生成，随着雾发展，相对湿度90%的湿层增厚达400 m，雾层始终维持在逆温和等温层中。湿层厚度减小，雾开始消散，当相对湿度小于80%，雾结束。

由图1d可知，3—4日雾过程中深厚贴地逆温始终维持，3日夜间地表辐射冷却，贴地逆温增强，能见度持续下降。雾形成初期100~450 m存在大于2.7℃的暖气团，雾进入维持阶段后暖气团减弱，消散阶段气温回升大于2.7℃。随着太阳辐射加强，贴地逆温减弱，雾结束。200 m以下（上）相对湿度在74%以上（下）。雾过程中200 m以下相对湿度大于80%，且不断增大，雾持续发展。100 m以下相对湿度增大至90%，雾过程进入维持阶段，雾层厚度达119 m。随着100 m以上相对湿度持续增大，4日04时雾层厚度达209 m。当200 m以下相对湿度减小，雾顶高度降低。贴地逆温减弱，热力条件不足时，良好的水汽条件不能维持雾过程。热力条件持续减弱，相对湿度也将随之下降。

28 日雾过程中有深厚水汽条件和稳定热力条件，相对湿度达90%标志着雾生成；贴地逆温减弱，200 m以下相对湿度小于80%，雾过程结束。3—4日雾过程中贴地逆温强度决定雾的形成和维持，逆温增强，雾形成发展；200 m以下维持较好水汽条件（相对湿度大于80%），贴地逆温明显减弱时，不足以维持雾过程。

大气边界层动力条件对污染物分布影响很大，图2中28日凌晨大气边界层中风速小于 4 m/s，03时雾发生。04时高于50 m处风速增大，150 m附近最大风速6.5 m/s，以东风为主，入海高压后部东南风带来大量暖湿气流，水汽条件加强，雾层增厚。地面辐射冷却，贴地逆温加强，能见度小于100 m的强浓雾长时间维持。高于200 m处风速增大，近地面风速也增大，偏东风转为东南风，日出后气温上升，贴地逆温减弱，近地面风速增大，雾消散。

由图2b和图2d可知，150 m以下风速小于6.2 m/s。近地面风速变化小（＜ 2 m/s），雾形成时200 m风速达8.9 m/s。雾维持阶段低层逆温减弱，200 m以上风速大于8 m/s，500 m以上有最大风速11 m/s，风速大值在300~700 m高度；4日03时起200~700 m高度风速减小，下层风速减小快，风速大值区消失（＜7 m/s）。高空风速增大，雾顶高度降低，小于300 m高度区域偏东风减小，湍流交换减弱；风速大值区消失，雾顶升高，强度减弱，大于300 m高度区域转为西南风。

2.1.2 霾天过程的风场特征和逆温

霾边界层对VOCs分布影响很大，由图3可知，22日夜间至23日10时，贴地逆温长时间维持，RH＜63%，无法形成雾。日出后地面辐射加热，贴地逆温被破坏，湍流加强，相对湿度减小，400 m以下RH＜ 27%。午后地面气温下降，贴地逆温生成，近地面相对湿度上升，但始终在较低水平（RH＜50%）。图3c和图3d中26日夜间20~400 m高度有深厚暖气团，200 m附近最高气温8.7℃，200 m以下有低层逆温，RH＜70%，无法形成雾。26—27日600 m以下相对湿度增大，27日01时后200 m以下RH达80%，气温小于6.1℃，低层逆温增强。

由于霾过程中逆温层强度和厚度较小，与雾过程相比，大气稳定度较弱，水汽条件较雾过程明显不足，影响污染物浓度的主要是动力条件，分析霾边界层中风速风向的变化特点对分析VOCs分布十分重要。

霾边界层动力条件对污染物分布影响很大，由图4a和图4c，22日夜间100~500 m风速较大，100~150 m有最大风速9.6 m/s，300 m以下（上）盛行东南（南）风。22—23日小于100 m高度处风速变化小，大于100 m高度处风速减小，23日09时风速小于6.0 m/s，200 m以上转为西南风。23日白天大气边界层中层西北风速进一步减小，23日傍晚风速小于3.6 m/s的西风携带水汽较少，相对湿度较小。分析图4b和图4d可知，26日风速大值区高于100 m，22:30左右550 m处有最大风速7.6 m/s，大气边界层盛行偏南风，200 m高度以下（上）为东南（南）风。东南风输送热量和水汽，使400 m以下维持深厚暖气团。23时后50 m高度以上风速减小，下层风速减小更快，200 m高度以下维持偏东风，近地面基本为静风（＜1 m/s）。0~800 m风速小于5.2 m/s，200 m以下小于2.4 m/s。VOCs体积浓度分布受大气边界层中气象因素影响很大，结合污染物的大气边界层分布，可以更好了解两者之间的作用机制。

2.2 雾天气和霾天气VOCs的垂直分布特征

2.2.1 雾天气和霾天气VOCs一般分布特征

表1为雾和霾天无人机观测VOCs体积浓度时间分布概况，霾过程夜间VOCs体积浓度高于白天，22、26日夜间VOCs平均体积浓度为0.225和0.253 ppm（parts per million，1 ppm=10^-6），23日日间和27日夜间为0.191和0.205 ppm。霾天VOCs体积浓度较高时，标准偏差也较大。雾形成前与霾过程比较，VOCs最小体积浓度明显增大（第一次雾形成前：0.121~0.239 ppm），标准偏差减小（0.028 ppm），临近雾形成，低层逆温加强使VOCs被束缚在大气边界层，体积浓度变化不大。雾过程中较雾前VOCs体积浓度减小（第一次雾过程：0.056~0.209 ppm），平均体积浓度减小10%，标准偏差增大（0.032 ppm），雾中高湿环境对VOCs清除作用明显。雾结束后VOCs最大体积浓度明显减小（第一次雾过程减小12%，第二次减小78%），28日（3—4日）平均体积浓度增大（减小）。两次雾过程结束后VOCs体积浓度标准偏差为0.004和0.013 ppm，低于其余过程，雾消散后VOCs体积浓度趋于稳定。

2.2.2 雾天气VOCs垂直分布特征

图5为雾、霾过程前后VOCs体积浓度时空分布。第一次雾形成前27日21时VOCs体积浓度在0~150 m随高度减小，50 m以下随时间减小，最大体积浓度0.24 ppm出现在50 m以下。雾中（28日03时后）400 m以上VOCs体积浓度小于0.15 ppm，400 m以下显著低于雾形成前。雾发展阶段05—07时，150 m以下VOCs体积浓度明显减小（小于0.18 ppm），雾维持阶段各高度VOCs体积浓度差异减小；雾消散阶段09时后VOCs体积浓度0~750 m持续减小，雾结束时为0.15 ppm，雾后20 min（12:30左右）体积浓度略有上升（0.16 ppm），雾结束1 h内VOCs分布特点不变。第一次雾过程雾层集中在200 m以下，28日07—09时达400 m左右，与VOCs体积浓度大幅变化高度相符，VOCs在大气边界层上层累积，稳定的低层逆温结构使VOCs 集中在逆温和等温层中。第二次雾过程垂直方向气温分层明显，贴地逆温层顶在300~400 m，雾层在200 m以下。VOCs体积浓度随时间减小，100 m以下约0.375~0.05 ppm，200 m以上风速较大，湍流混合强，VOCs上下混合均匀，同一时刻体积浓度变化不大。雾中3日22时400 m以下（上）盛行东南（偏南）风，VOCs最大体积浓度0.40 ppm，4日07时最小体积浓度0.048 ppm。03时后300 m以上盛行西南风，大气边界层中VOCs体积浓度减小速率随高度递减，同一时刻上层体积浓度高于下层。雾中VOCs体积浓度与雾强度变化相反，4日04时（05时）减弱（增强），VOCs体积浓度回升（减小），雾结束后VOCs体积浓度仍持续减小。

雾形成前污染物排放源集中在近地面，大气边界层低层VOCs累积，若大气边界层中动力扰动较大，使湍流交换作用显著，VOCs在整个大气边界层中分布较均；雾过程中相对湿度达90%，高湿层对VOCs有湿清除作用，雾层内及附近高度VOCs明显减少；雾结束后逆温结构未完全消散，相对湿度减小缓慢，VOCs体积浓度仍较小。

2.2.3 霾天气VOCs垂直分布特征

第一次霾过程，23日09时前（后）VOCs体积浓度随时间减小（增大）；18时后300 m以下VOCs体积浓度减小，300 m以上VOCs体积浓度高于300 m以下（除04—11时）。22日夜间至23日10时，200 m以下存在逆温，200~500 m基本为等温层，逆温强度随时间减弱，VOCs体积浓度随逆温强度减弱而减小；该时段内大气边界层中盛行东南风，水汽条件较该霾过程其余时段更好（RH＜63%），VOCs体积浓度较高，23日10时后地表辐射加热使逆温结构被破坏，VOCs体积浓度减小，大气边界层湍流交换作用弱，VOCs出现明显的体积浓度分层。第二次霾过程200 m以下有逆温，26日19:40—23:40，VOCs达0.31 ppm。400 m以上风速达7.6 m/s，湍流交换加强，0~700 m VOCs体积浓度较大。动力和热力作用使20~400 m暖气团减弱，27日200 m以下气温降低，夜间相对湿度增大，VOCs体积浓度降低。27日暖气团消散，风速减小，300 m以下风速小于2 m/s，湍流交换减弱，VOCs明显分层。27日01:40后RH达80%，VOCs体积浓度在300 m以下（400 m以上）随高度增大（减小），气流输送带走部分污染物，VOCs体积浓度保持在较低水平。

由于霾天气中相对湿度较雾天时小（小于80%），VOCs分布主要受动力和热力作用影响，当霾天气有逆温存在时，污染物浓度累积；VOCs垂直分布特征主要由大气边界层中的上下湍流交换作用决定。VOCs作为O₃的前体物，O₃质量浓度变化对VOCs体积浓度影响也很大。明确雾和霾天气条件下VOCs的分布情况后，对比O₃的质量浓度变化，可以明确两者之间的变化关系。

2.3 逆温强度、O₃与VOCs累积的直接关系

2.3.1 雾天气过程逆温强度与O₃和VOCs累积的关系

雾受逆温强度影响，污染物浓度受雾影响很大。由图6可知，第一次雾过程前后，13次无人机观测中均有逆温，贴地逆温（逆温层底低于50 m）6次，400 m以上逆温14次，高悬逆温在450 m以上。27日夜间底层逆温大于2℃/100 m，600 m以下VOCs累积，200 m以下体积浓度较大，O₃质量浓度也较大。低层逆温大于5℃/100 m时雾发生，上层逆温层底高度降低，能见度快速下降。大气边界层风速较大（6.5 m/s），湍流交换强，污染物扩散，650 m以下O₃质量浓度较大。VOCs中有多种溶解度较大的组分（如醇类有机物），28日03时后雾的湿清除作用使VOCs体积浓度显著减小，05—08时200 m以下VOCs体积浓度小于0.18 ppm。09时后地面辐射加热使相对湿度减小，200 m以下风速增大，逆温减弱，雾开始消散，清除效果达到最大。12时后逆温小于2℃/100 m时雾结束，VOCs体积浓度和O₃质量浓度均明显低于雾前。

第二次雾过程前后，9次无人机观测（图6b）中存在深厚逆温。3日夜间雾开始，200 m以下，RH＞80%。雾初期风速较小，VOCs分布较均，达0.40 ppm；0~450 m 高度处O₃质量浓度较大，200 m附近最大质量浓度80 μg/m³。随雾顶高度升高、RH增大，VOCs体积浓度减小，O₃质量浓度也下降，雾层（200 m以下）小于54 μg/m³。4日02时后风速减小（下层风速减小更快），VOCs体积浓度变化与风速一致，300 m以下（上）快速（较慢）减小。4日05时低层逆温小于2℃/100 m雾结束，300 m以下（上）为东（西南）风，湍流交换减小，VOCs达最小值0.048 ppm，显著低于雾形成前。

VOCs是O₃的前体物，不仅受雾中湿清除作用影响，也受O₃质量浓度影响。光照条件下，随着O₃生成，VOCs被消耗。两次雾过程VOCs分布差异来自动力和热力条件。第一次雾过程湍流输送只到达650 m；第二次过程较大风速的扰动使湍流交换加强，大气边界层中VOCs垂直分布均匀，当下层风速快速减小，VOCs上层体积浓度高于下层。第一次雾过程大气边界层多层逆温结构提供更稳定的热力结构，低、高层分别有逆温维持，逆温结构得以长时间存在，VOCs则被束缚在高层逆温层底以下；第二次过程则无多层逆温结构，深厚的低层逆温与动力作用配合，湍流交换将VOCs带至大气边界层上部。

2.3.2 霾天气过程逆温强度与O₃和VOCs累积的关系

第一次霾过程4次无人机观测（图6c）中，发生贴地逆温2次，300 m以下发生3次逆温，高悬逆温始终存在。22日夜间低层逆温大于2℃/100 m，相对湿度较其余时段大（但低于65%）；100 m以下风速小，150 m最大风速9.6 m/s。相对湿度和风速较大时VOCs体积浓度较小，O₃质量浓度小于53 μg/m³。23日08时低层逆温消散，550 m以上逆温较弱。09时VOCs体积浓度回升（小于0.19 ppm），O₃质量浓度也较小。日间随VOCs累积，光化学反应转化，16时后O₃质量浓度明显增大。20时逆温强度大于5℃/100 m的低层逆温发生，400~600 m O₃最大质量浓度77 μg/m³，VOCs体积浓度小于0.18 ppm。第二次霾过程9次无人机观测（图6d）中，300 m以下（上）逆温11（8）次。26日夜间有贴地逆温，50~450 m有深厚暖气团，RH＜57%，0~800 m高度湍流交换使VOCs分布较均；0~700 m高度O₃质量浓度较大，200 m附近最大质量浓度55 μg/m³。暖气团消散，VOCs体积浓度减小，O₃质量浓度也降低。27日地面辐射冷却、低层逆温增强，300 m以下风速显著减小，湍流交换减弱，垂直方向VOCs出现体积浓度分层，低层逆温层顶以上VOCs体积浓度增大，O₃质量浓度也增大。

霾过程相对湿度较小，VOCs受逆温层及大气边界层动力因素影响大，贴地逆温存在时稳定热力结构利于VOCs累积，较大动力扰动加强湍流交换可将污染物输送至大气边界层上部，垂直输送作用弱时，VOCs在大气边界层中出现体积浓度分层。光照条件下较大浓度的VOCs为O₃合成提供良好条件，O₃质量浓度升高，VOCs由于反应消耗而减小，O₃质量浓度又随VOCs体积浓度减小而降低。

2.3.3 雾天气过程对VOCs的清除作用的观测验证

大气边界层不同高度气象条件差异很大，雾层会污染物浓度发生变化，分析雾过程形成前中后不同高度污染物分布可明确雾层对污染物的作用。从表2可知，第一个雾过程雾层高度200 m，06时雾顶高度上升，08时达400 m。300 m以下雾后VOCs体积浓度显著低于雾形成前；300 m以上VOCs最小（大）体积浓度高（低）于雾形成前；0~800 m雾后VOCs最小（大）体积浓度高（低）于雾过程中；400 m以下（以上）雾后VOCs平均体积浓度小于（大于）雾形成前和雾过程中。各高度雾过程中（后）标准偏差均为最大（小），雾过程中VOCs体积浓度变化显著，雾结束后VOCs体积浓度减小，相对湿度降低后标准偏差低于雾过程中的10%。第二个雾过程雾层200 m以下，雾后VOCs体积浓度小于雾中。与第一次雾过程400 m以上VOCs体积浓度变化较小不同，此次雾过程中和雾过程后VOCs体积浓度差随高度变化不大，但雾后VOCs平均体积浓度小于雾过程中，且随着高度上升体积浓度差减小，表明雾对低层VOCs清除效果更佳。雾后标准偏差显著低于雾过程中，200 m以下（上）雾后标准偏差低于雾过程中的10%（14.3%），雾过程中VOCs体积浓度变化剧烈，雾后基本维持。

雾的湿清除作用受高度影响，两次雾过程在不同高度上VOCs体积浓度变化特征不同。第一次雾过程雾层达400 m，雾层以上相对湿度出现分层，随高度升高快速减小，雾层内VOCs迅速减小，200 m以下减小最快；动力作用使第二次过程雾层以上相对湿度减小较第一次缓慢，相对湿度也更大，湿清除作用随高度缓慢减弱。雾层内两次雾过程湿清除作用最佳，且大气边界层各个高度均有明显的清除作用。

2.3.4 O₃与VOCs的作用的观测验证

第一次雾过程前O₃累积（表2），雾形成前5 h内O₃质量浓度变化快，200 m以下质量浓度变化显著（50 m以下标准偏差11.7 μg/m³）。雾后O₃最小质量浓度高于雾过程中（400 m以上除外），最小质量浓度相差不大。随高度增加O₃质量浓度增大。50~400 m雾过程中平均质量浓度较雾发生前减小，50 m以下和400 m以上表现为增大或不变。标准偏差上O₃质量浓度变化主要发生在雾发生前和雾过程中，200 m以下（上）雾发生前（雾过程中）最大，雾结束后标准偏差显著小于雾发生前和雾过程中。28日雾形成前集中在夜间，雾过程在夜间至上午，雾后在正午。雾形成需要稳定的热力条件和充足的水汽条件，逆温层使雾形成前O₃质量浓度增大，高湿度环境会不断清除O₃，使O₃质量浓度不断变化；雾过程水汽接近饱和，但光化学反应使NO_x和VOCs生成O₃作补充，两种作用结合，O₃质量浓度缓慢下降；雾过程结束后，相对湿度降低，午间光照充足，O₃大量生成，使雾过程结束后O₃质量浓度反而有所增大。第二次雾过程后各高度O₃最小（大）质量浓度与雾过程中差距不大（显著减小），雾层（200 m内）最大质量浓度降低20 μg/m³，最大质量浓度减小速率随高度升高降低，从36%（50 m以下）降至6%（300~400 m）。各高度雾过程结束后O₃平均质量浓度较雾过程中明显降低，雾层（200 m）O₃平均质量浓度减小显著，减小19%~23%；雾层以上平均质量浓度减小速率减慢，但保持减小趋势。雾过程中污染物质量浓度变化较雾过程结束后更剧烈，雾过程中标准偏差均更大，但随高度升高，雾过程中标准偏差逐渐减小，400 m以上仅为50 m内的24%。

第二次雾过程发生在夜间，光照条件弱，VOCs无法转化成O₃，雾带来的高湿环境对O₃有清除作用，雾过程结束后O₃质量浓度显著降低，3—4日雾层高度保持在200 m以下，200 m以下的O₃质量浓度变化显著，即夜间雾过程对O₃的湿清除作用在雾层高度内效果更佳。

3 结论

1）霾过程夜间VOCs体积浓度（0.225~0.253 ppm）高于白天（0.191~0.205 ppm），污染物浓度较高时浓度变化较大。VOCs在雾形成前（0.121~0.239 ppm）体积浓度显著高于雾过程中（0.056~0.209 ppm）。

2）雾层集中在200 m以下，与VOCs体积浓度大幅变化高度相符，雾结束后雾层内VOCs体积浓度（0.172~0.178 ppm）明显减小，显著低于雾前（0.195~0.240 ppm），VOCs在雾层内变化更加剧烈。

3）雾形成前低层逆温使扩散作用减弱，近地层VOCs体积浓度高且变化小。VOCs含有多种溶解度大的组分，雾带来的高湿环境对VOCs有清除作用，体积浓度减小。雾发展时VOCs体积浓度变化大，维持阶段各高度VOCs体积浓度差减小，雾结束后1 h内也保持雾过程中的分布特点。雾过程中VOCs体积浓度变化与雾强相反，雾增强（减弱）体积浓度下降（上升）。雾结束后VOCs体积浓度持续减小，雾消散后近地层中VOCs体积浓度趋于稳定，不再剧烈变化。

4）大气边界层中VOCs体积浓度分布受逆温层影响很大，光照条件下VOCs反应生成O₃，O₃质量浓度变化影响VOCs。雾过程中逆温结构与大气边界层动力输送相互影响，决定VOCs的垂直分布，深厚逆温及湍流输送可将VOCs带至大气边界层上部。

5）霾过程相对湿度小，VOCs分布受热力和动力条件影响；雾中高湿环境对水溶性污染物有清除作用，VOCs和O₃质量浓度下降，雾对各高度O₃均有清除作用（雾层内显著）。与VOCs雾后浓度小于雾过程中不同，雾过程中O₃受湿清除和光化学反应共同作用，光照充足时雾后O₃质量浓度高于雾过程中（第一次雾过程）。

参考文献