杭州G20会议期间细颗粒物观测和模拟

发布时间：2020-06-18 02:55

【摘要】：杭州G20会议期间实施的减排措施为研究城市大气细颗粒物提供了理想条件。在杭州国家基准气候站使用SMPS观测研究了大气细颗粒物粒径段的分布,同时使用区域大气化学模式WRF-Chem模拟研究了观测期间8月14日08时至8月21日08时、9月2日00时至9月7日08时和9月16日08时至9月23日08时的大气颗粒物的浓度,对比研究了减排措施实施前、中和后三次污染过程的形成原因和细颗粒物的来源。得到以下结论:(1)G20会议期间,燃煤电厂、机动车限行和工业限产这些减排措施分别使得会议期间对应污染物PM1、PM0.01和PM0.1,与减排措施实施前相比分别减少了 40%、48%和53%,与减排措施实施后相比分别减少了 58%、42%和53%。(2)G20会议期间实施的减排措施并没有完全抑制新粒子生成事件的发生,在减排措施实施的第一和第二阶段有4次典型的新粒子生成事件发生,很可能是由于较低的凝结汇所导致,这与减排措施实施结束后的新粒子生成事件发生时有较高浓度的成核前体物和较高的凝结汇不同。此外,新粒子生成事件的发生加强了上午11时(当地事件)PM0.01浓度峰值。(3)WRF-Chem模式可以较好的模拟气象场和大气颗粒物浓度的变化趋势,PM1和PM0.1模拟浓度值较观测浓度值偏低。模式结果显示夏季杭州地区PM0.1污染过程发生前850hPa上受副高或者高压控制,地面海平面气压场上等压线稀疏。杭州地区受下沉气流影响,同时地面风速较小,污染物扩散条件较差,这些不利的气象条件导致了污染事件的发生。(4)选取了 G20减排措施实施前、中和后三次PM0.1污染过程进行对比,发现夏季杭州地区污染过程发生原因相似,是由于天气尺度上较差的天气扩散条件造成。污染发生时PM0.1污染物在水平方向上的格点间相互输送,当我们把研究区域限制在减排区域内时,发现污染发生时增加的PM0.1颗粒物浓度主要来自于减排区域内部贡献。减排区域内贡献百分比从62.87%-75.22%增加到峰值时的83.52%-87.38%,而减排区域外贡献的PM0.1数浓度值没有明显增加,而且在减排措施实施中和后的污染过程中还略有减少,导致杭州地区夏季细颗粒污染物的主要来源是减排区域内。(5)在减排措施的最严格时期(8月31日至9月6日),依然观测到两次PM1污染过程,结合模式模拟结果分析发现,PM1污染物主要是来源于减排区域内,污染发生原因主要是由于不利的天气扩散条件。同时对比污染和未污染期间PM1的粒径分布发现,由于二次无机气溶胶反应的增强,使得污染过程期间有更大的中值粒径。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X513;X831
【图文】：

分级器,内部构造,静电,气溶胶

图２－１气溶胶静电分级器（ＥＣ）内部构造图［６Ｉ］逡逑气溶胶静电分级器（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ，ＥＣ），是高精度的单分布的粒子发生系逡逑统，主要根据颗粒物的电徖移淌度，将不同粒径的颗粒物分^u。如图２－１所示，气溶胶逡逑静电分级器主要由单级惯性撞击器、电中和器和差分电迁移率分析仪（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ逡逑Ｍｏｂｉｌｉｔｙ邋Ａｎａｌｙｚｅｒ，ＤＭＡ）组成。利用不同大小颗粒物运动惯性的差异，直径较大的颗逡逑粒物质量大，惯性大，不会随气流通过撞击器，被撞击器上的硅脂粘附，而直径较小的逡逑颗粒物质量小，惯性小，随气流通过撞击器，进入仪器内部［６ｎ。单级惯性撞击器的喷嘴逡逑主要有３种规格（表２－１邋），在实际外场观测中应当依据不同的采样流量选择相应的喷嘴逡逑规格。逡逑表２－１邋ＳＭＰＳ单级惯性撞击器的喷嘴规格逡逑规格逦适用流量（Ｌ／ｍｉｎ）逡逑０．０４５ｃｍ逦０．２－０．８逡逑０．０５０８ｃｍ逦０．３－１．０逡逑０．０７１０ｃｍ逦０．６－２．１逡逑颗粒物样品气流通过撞击器进入仪器内部管路，并通过ｘ射线中和器，使不同粒径逡逑的颗粒物带上不同电荷。干燥洁净的保护气体在ＤＭＡ中的两个同心圆的金属圆柱体中逡逑自上而下的平行流动，同时使得气流始终保持稳定的层流状态，不同电迁移性的颗粒物逡逑到达圆筒的不同位置，这样就可以从狭缝中筛选出相应粒径段的颗粒物。根据不同的气逡逑８逡逑

设备连接,颗粒物

障４分钟周期的扫描数据质量，我们设置２３小时５７分为一个扫描大周期。逡逑２．１．４数据质量控制及数据处理方法逡逑颗粒物损失计算模型（Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋Ｌｏｓｓ邋Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）（图２－４）可以针对管路不同弯曲角逡逑度及倾斜角度进行颗粒物损失率的计算。在本次外场观测试验中，为避免颗粒物在进入逡逑仪器前产生较多的碰撞损失，如图２－４所示，我们尽量保持了整个采样管路以水平直线逡逑１０逡逑

【参考文献】