广州市黄埔区臭氧污染特征研究

发布时间：2020-04-10 04:58

【摘要】：PM_(2.5)和臭氧是目前我国面临的两大空气质量难题。近年来,珠江三角洲地区PM_(2.5)污染形势有所改善。PM_(2.5)浓度逐年下降,臭氧超标率与PM_(2.5)相当,甚至超过PM_(2.5)成为主要污染物。近地面高浓度的臭氧污染不仅对人类健康、农作物产量和植被生长有严重影响,还能影响全球气候变化。近期在世界各地的研究都表明近地面的臭氧呈现出不同程度的增长趋势。VOC_S-NO_X-O_3之间存在复杂的非线性关系给研究臭氧的形成机制和污染防治都带来了巨大的困难。为了有效地控制臭氧浓度增长,必须探索臭氧的成因机制和臭氧敏感型的区域差异性,厘清其关键前体物VOC_S的种类及其对臭氧生成的贡献,才能因地制宜制定臭氧控制措施。本研究基于近三年来广州市黄埔区6个大气自动监测站点的O_3和NO_X的监测数据,结合1个某大型居民小区的VOC_S在线监测数据,对广州市黄埔区O_3及其前体物的污染特征、臭氧生成敏感型、VOC_S关键种类等进行研究,主要研究结果如下:(1)利用统计分析方法对2015-2017年的臭氧浓度进行分析,结果表明,广州市黄埔区空气中的O_3小时值超标的日数和时数不降反升。2017年臭氧日最大8小时浓度超标天数为30天,超标率为8.22%。臭氧浓度的日变化为单峰型,O_3最高值出现在15:00点前后。黄埔区有明显的“周末效应”,受人为活动的影响比较大。(2)2015~2017年NO_X浓度年均值逐年上升,并超过国家二级标准限值。氮氧化物超标集中于冬季。NO-NO_2-NO_X浓度日变化为双峰曲线,跟上下班高峰时间一致,可以反映出氮氧化物浓度主要受机动车排气污染影响。(3)使用SPIMS-1000挥发性有机物质谱仪,测得44种VOC_S。观测期间各物种浓度变化大小为烷烃烯烃卤代烃芳香烃。整个观测时段VOC_S的小时平均浓度为75.75ppb,其中烷烃占比50.9%,是VOC_S中最主要的组分。VOC_S日变化特征表明,夜间浓度高于白天。在晚上20:00浓度有上升的趋势主要是由于边界层高度变低所致。(4)获取汽车制造业的特征性排放谱,该行业VOC_S浓度趋势为夜间VOC_S浓度总体高于白天。各物种浓度变化大小均为烷烃烯烃卤代烃芳香烃。烷烃是汽车制造业VOC_S中含量最大的物质种类。(5)利用VOC_S/NO_X比值法对黄埔区臭氧光化学敏感性进行初步判别,观测期间广州市黄埔区臭氧为VOC_S敏感型,因此,制定针对VOC_S的减排措施能更有效地达到降低臭氧浓度的效果。(6)采用等效丙烯浓度(PEC)和臭氧生成潜势(OFP)方法对VOC_S反应活性进行研究,结果表明,PEC中烯烃、烷烃、芳香烃占比分别为58%、30%、12%。OFP中烯烃、芳香烃、烷烃占比分别为62%、20%、18%。
【图文】：

北半球,来源,臭氧浓度,二次污染物

图 1-1 北半球受污染地区近地面臭氧来源的变化re 1-1 Changes in ground-level ozone sources in contaminated areanorthern hemisphere臭氧的生成受到重要因素的影响，包括 VOCS和 NOX的浓度、VOCS的反应活性、生物源排放的 VOCS、光化学演化程度氧的生成量与 VOCS和 NOX并不是线性相关的关系，不能简者的排放量达到降低大气中臭氧浓度的目的。EKMA 曲线方线法）能够很好的解决这一问题（图 1-2）。该方法是由 Do过美国环保署的 EKMA 模型建立的，以不同的 VOCS和 NOX的初初始条件，模拟出臭氧生成浓度在各种给定的初始浓度下的日大臭氧浓度，然后绘制出 VOCS和 NOX不同浓度值对应的日维立体图。EKMA 曲线反映了一次污染物和二次污染物之间的

曲线,等浓度曲线,臭氧,方法

OX的控制，从而定量地给出臭氧总量控制所对应的削减方案。如图1-2所示，使用VOCS和NOX的比值来确定大气中臭氧的生成是对还是对 NOX敏感。当大气中 VOCS/NOX（ppmC/ppm）小于 8/1 时该地OCS敏感型，当 VOCS/NOX大于 8/1 时该地区属于 NOX敏感型。在地区，当 NOX不变时，降低大气中 VOCS的浓度可以有效降低臭氧浓在 NOX敏感地区，当 NOX不变时，臭氧浓度随着 VOCS的降低反而会升亦然。EKMA 曲线方法不仅提供了臭氧防控的定性定量依据，而且采动力学的模拟方法，能够更好的表达一次污染物和二次污染物之间的关其它方法具有一定优势。美国最早使用 EKMA 曲线反映 VOCS、NOX者的关系，在我国李冰等[10]在兰州地区使用 EKMA 曲线制定了光化学烟域总量控制方案。但同时，不同国家或地区的地理位置、光照强度、温、风向、风速、NO 和 NO2比值、VOCS组分等因素会导致臭氧等浓度状发生改变[11]。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X515

【参考文献】