华北典型城市细颗粒物成分观测与消光特性研究

发布时间：2020-06-16 22:58

【摘要】：我国在经济建设过程中,不断推进工业化和城市化,使得能源消耗增加,大气污染问题日渐突出。京津冀作为我国三大经济圈之一,能源消耗与机动车持有量不断增加,带来了严重的空气污染问题,表现为大气细颗粒物浓度升高,区域重污染事件频发。颗粒物在大气中浓度水平、化学成分、光学特性等对辐射、消光与人体健康有着不同程度的影响。实现区域PM_(2.5)的联网观测,研究其主要的理化特征,有助于深入探索大气颗粒物对能见度的削弱。本研究利用细颗粒物采样膜分析研究了华北地区北京、石家庄、保定、天津、唐山、兴隆及香河站气溶胶的质量浓度、化学成分和光学特性及彼此之间的相关性,以及不同成分的消光占比,阐明了化学成分对光学性质的影响,为治理大气污染提供了科学参考依据。主要研究结果如下:秋冬季华北水溶性离子都是以二次离子SO_4~(2-),NO_3~-和NH_4~+为主,占总离子浓度的66.9%~84.2%。NO_3~-/SO_4~(2-)比值秋季都大于1.0,在冬季仅在石家庄、保定和唐山低于1,表明机动车排放对污染的贡献较大。PM_(2.5)中有机碳OC(organic carbon)平均浓度在4.7~80.1μg m~(-3)之间,城市站和城郊站远高于区域本底站。冬季各观测站的OC/EC比值均明显高于秋季,OC与元素碳EC(element carbon)平均浓度越高OC/EC比值也越高。OC分类结果表明秋季各站点体现了燃烧秸秆的特征。利用IMPROVE方程计算2016年秋冬季采样期华北地区5个站点的消光系数后发现,污染逐渐加重的时候,硫酸盐与硝酸盐的消光占比上升,土壤粒子的消光作用下降,清洁时土壤粒子又成为比重最大的消光成分。粗粒子CM(coarse mass)的消光作用最弱,变化不显著。秋季除唐山和天津受土壤粒子的消光影响外,北京、天津、石家庄3个城市在秋季主要的消光物质都是硝酸铵AN(ammonium nitrate),消光贡献占总计算组分的25.6%~32.2%。冬季能见度主要受二次无机盐离子SNA(ammonium-sulfate-nitrate)与有机物OM(organic matter)的影响,SNA消光能力相对贡献率高达35.8%~46.7%。治理华北地区秋冬季的大气污染现状,改善大气能见度,需要大力控制燃煤和汽车尾气排放的有机物及气态前体污染物如NO_x、SO_2等,以减少气溶胶中的SNA与OM浓度。
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X513;X831
【图文】：

分布图,站点,分布图

图 1-1 站点分布图于中国科学院生态环境监测站 11 个站点，在京津冀、长三角、展东部大气复合污染气象与化学过程关键要素联网观测，建立统技术，形成东部大气复合污染物物理、化学与光学要素综合数据天津、石家庄为京津冀典型城市站（图 2-1）。北京是中国的首发达的直辖市，石家庄作为河北省会污染较为严重。由于不同的，这三个站点可以代表华北区域不同城市类型的污染特征。°N，116.38°N）位于中国科学院大气物理研究所院内，天津站（9°N）位于中国气象局大气边界层观测台，石家庄站（38.03°N河北省气象服务中心。3 站点没有特定的污染源，一般受制于炭燃烧、工业活动、餐饮排放和外来污染物传输等混合污染源以认为这 3 个站点能够代表典型城市环境。兴隆站位于河北省°N，117.12°N）为背景站，无明显污染源。唐山（39.37°N，北省的中心城市，地理位置优越，处于环渤海湾核心地带，是对外门户，也是东北亚重要的航运中心、物流中心、环渤海新型

主机系统,采样器,进样

成都信息工程大学硕士学位论文N）也属于京津冀地区典型的工业城市，香河（39.75°N，11东南方向，在北京和天津 2 个大型城市污染物的传输通道上，。上述站点都隶属于华北典型区域，伴随着重污染工业和高的有山东、河南、陕西和内蒙等人口密集，工业化和城市化的省浓度的污染物排放导致这些地区频发严重灰霾污染[78,79]。研究征有助于为平衡经济发展与环境保护的冲突做出一定的指导及据与采样方法质量浓度监测仪

【参考文献】