关于雾霾天气对太阳辐射量的影响研究实验

陈灿 何珍 何颖 赵梦 范凯歌

摘 要：本实验主要通过对不同天内太阳辐射量和PM2.5的数值关系的定性分析来研究雾霾天气对太阳辐射量的影响。就上海市松江地区而言，我们对日照计测得的太阳辐射量以及上海松江气象局采集到的PM2.5数据进行分析，为了排除其他因素的影响，选取相同温度和天气条件下的两天的数据对比，最后得出结论：雾霾天气对太阳能辐射量有负面影响。

关键词：雾霾天气 PM2.5 太阳辐射量

中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（b）-0114-03

Experimental studies on the effects of fog and haze on solar radiation

Chen Can He Zhen He Ying Zhao Meng Fan Kaige

（Mechanical Engineering Department， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai，201600， China）

Abstract：This experiment mainly research the effects of fog and haze on solar radiation through analyzing the magnitude relation between the solar radiation and PM2.5 on different days qualitatively.As far as songjiang District of Shanghai is concerned ，we have analyzed the amount of the solar radiation measured by Sunshine Recorder and PM2.5 collected by the Songjiang Meteorological Bureau. In order to eliminate the influence of other factors， we have selected two days with the same temperature and weather conditions. After comparing we come to the final conclusion： the haze weather has a negative effect on the amount of solar radiation.

Key Words： The haze weather；PM2.5；Solar radiation

众所周知，近年来雾霾天气成了当今社会的热词。雾霾对人体的危害非常大，不仅对呼吸系统、心血管系统有严重影响，专家指出雾霾天气还会影响我们的心理健康[1]。PM2.5（细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物 ）是雾霾天气的主要成因，PM2.5主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）、挥发性有机物等。粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响大[2]。当雾霾严重时，户外空气浑浊甚至看不到阳光，猜想，雾霾天气或许对太阳辐射量有一定的影响。而太阳能作为可再生的清洁能源对人类的生活、社会的发展有重大意义。分析PM2.5浓度与太阳能辐射量的关系，从而了解雾霾天气对太阳能的影响对太阳能的利用具有重大意义。

1 实验装备及原理

本实验装备简单，只需要一个日照计和一台计算机，日照计是记录一天中太阳直接辐射达到一定辐照度的时间的仪器，计算机用来记录数据。PMA2145日射强度计基于热电堆技术，确保了宽光谱灵敏度以及长期使用稳定性。PMA2145有64个热电偶结传感元件组成。传感元件镀有基于非有机镀膜技术的高稳定碳，从而保证了卓越的光谱吸收以及长期稳定性，传 感元件外层是两个同心Schott K5 半球[3]。传感原件接受到太阳光通过FU-100光缆将信息传到计算机上输出，即可得到太阳辐射量数据。而PM2.5则可以直接从上海松江气象局采集到。

2 实验数据

本实验选取上海雾霾天气严重的3月及5月进行分析，日照计所测得的数据是一分钟一次，将其小时化再日化得到每天的太阳能辐射量，最后得出每天8点到18点的太阳能辐射量，以及在上海松江气象局采集到的PM2.5的数值。从而得到本实验的数据，如表1。

考虑到天气温度和天气状况等因素的影响，选取天气状况相似且温度相同（PM2.5不同）的两天的太阳能辐射量进行逐时记录，如表2。

3 数据分析

由表1可绘得折线图如图1和图2。

由图1和图2可以看出：太阳辐射量的变化趋势和PM2.5的变化趋势相反。PM2.5值大时相应的太阳辐射量就小。例如对比3月份的20号、21号，21号的PM2.5值减少了许多，即雾霾天气得到缓解，21号的太阳辐射量明显增高。再例如5月6号和7号，7号相对6号PM2.5值增加了而太阳辐射量却减少了。由此可以看出PM2.5对太阳辐射量有负面影响。

由表2绘出折线图如图3。

由图3可看出PM2.5数值大（雾霾天气严重）的那天太阳辐射量较小，相反，PM2.5数值小的另一天太阳辐射量较大。由此可知PM2.5对太阳辐射量的影响十分明显。

4 实验结论

由上述数据分析可知雾霾天气（PM2.5值）对太阳辐射量的影响是非常明显的，这不仅影响太阳能的利用，也会影响农作物的生长以及人的身体健康，对社会经济造成了一定的影响，可见雾霾天气的严重性。

世界卫生组织（WHO）认为，PM2.5小于10是安全值，当PM2.5年均浓度达到每立方米35微克时，人的死亡风险比每立方米10微克的情形约增加15%[4]。而中国的许多地区全部高于50接近80，PM2.5的危害给世界敲起了警钟。化石燃料的燃烧是PM2.5的主要来源，而太阳能作为可以部分代替化石燃料的清洁能源却受到PM2.5的影响。人类从地球上索取的太多，大自然在报复人类。为防止恶性循环，对环境的保护以及对资源的利用是当今社会面临最为严峻问题。保护环境，节约资源，保护的不仅是地球更是我们自己。尽管雾霾对太阳辐射量有影响，更要增加太阳能的使用从而减少化石燃料的燃烧从而缓解雾霾现象[5]。太阳能采暖是节能减排，减少雾霾污染的有效途径之一，希望研究者们能找出PM2.5的浓度值与太阳辐射量的定量关系，以便能更好的利用太阳能，将太阳能采暖技术上升到新的档次。

参考文献

[1] 闫顺生，李海花.细颗粒物PM2.5的危害与防治[J].科技信息，2013（15）：38-39.

[2] 曹军骥.PM2.5与环境[M].北京：科学出版社，2014.

[3] 侯长来.太阳跟踪装置与技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2013.

[4] 王作元译.空气质量准则[M].北京：人民卫生出版社，2003.

[5] 白志鹏.空气颗粒物污染与防治[M].北京：人民卫生出版社，2011.