武汉市区黑碳气溶胶分布规律及潜在源区分析
发布时间：2020-10-09 06:53
气溶胶是大气的重要组成部分,作为空气中的细小颗粒对人体健康造成重大威胁,同时它直接或间接对大气降水、空气中的化学反应、以及区域气候、全球变暖产生影响,因此在大气化学、云和降水物理学、气候学中受到广泛关注。而黑碳气溶胶(BC)作为大气气溶胶中重要的物质组成,在其中占有较大的比重,能够吸收太阳辐射,对降水、气候和区域环境空气质量产生影响。由于它在大气中的独特性质,因此成为大气科学研究领域中重点关注的内容。通过对城市黑碳气溶胶的研究,能够了解浓度变化的时空分布规律,揭示与气象要素的关系,帮助分析武汉市大气环境质量状况,明确黑碳气溶胶的来源,输送路径、特点,同时对地球辐射平衡、局部气候和空气环境质量变化以及人体健康具有重要作用。本文选取武汉市区10个采样点,利用AE-51型黑碳仪采集2015年7月至2016年6月期间的黑碳气溶胶浓度数据,并搜集同期气象资料和污染物数据,运用相关分析、线性回归等数理统计方法和HYSPLIT-4轨迹模型,进行时空分析、建模分析、轨迹模拟以及来源分析,以全面了解武汉市区黑碳气溶胶的浓度分布特征,讨论与主要污染物的同源性,总结它的主要来源、输送特点和方式,并提出相应的环境治理措施和建议。本文的主要研究结论包括:(1)2015年7月～2016年6月武汉市区黑碳气溶胶质量浓度日均值为(3911±2095)ng.m-3,范围在 1135～10742ng.m-3,81%分布在 2000～6000 ng·m-3区间;武汉市一年中黑碳气溶胶质量浓度月均值具有明显规律,呈单峰状分布,对各月黑碳平均质量浓度进行排序,大小关系依次为:1月12月2月10月3月5月11月4月9月8月6月7月,其中黑碳气溶胶质量浓度在1月份最高,为(7403±2462)ng.m-3,7月最低,为(2354±768)ng·m-3;季节分布上,武汉市区黑碳气溶胶质量浓度最高值出现在冬季、最低值在夏季,而秋季和春季位于两者之间。同时与国内外城市相比,武汉市区黑碳气溶胶本底浓度处于中等偏下水平。(2)黑碳与PM2.5、PM10、CO、S02、N02呈正相关,与03呈负相关,相关系数分别为 0.863、0.657、0.647、0.518、0.466、-0.366,与 PM2.5、PM10、CO、SO2 等污染物较高的相关性说明武汉市区黑碳气溶胶主要来源是燃料燃烧源和以汽车尾气排放为代表的流动源;同时对黑碳和PM2.5、PM10、CO进行单个建模分析,发现采用三次曲线函数能够较好模拟黑碳与三者之间的数学关系,即拟合度最好;利用多元线性回归分析,可建立黑碳与 PM2.5、PM10、SO2 的回归方程:Y=1493.322+43.623X1-24.505X2+40.12X3。(3)在0.01的水平上,黑碳与温度、能见度、气压显著相关,其相关系数分别为:-0.626、-0.529、0.523。黑碳与温度、能见度、风速线性回归方程为:Y=7744.17-143.87X1-330.38X2+546.613X3。当温度较高、气压较低时,空气对流运动显著,容易形成降水,对黑碳的湿沉降作用增大,导致空气中的黑碳质量浓度较低。(4)武汉市典型黑碳污染事件主要受来自北方空气气团轨迹的影响,经过河南省、河北省等地区,污染物在其控制下易被输送至武汉市;轨迹聚类和浓度计算结果表明冬季轨迹上黑碳平均质量浓度在一年中最高,夏季最低,并且在春秋季受周边源的影响较大,而冬季和夏季污染源主要来自本地。PSCF分析结果显示武汉市PSCF值高于0.6的区域主要集中在湖南省东部与江西省西部交界处、河南省中部以及安徽省等地,即这些区域是武汉市黑碳气溶胶的潜在源区。针对武汉市黑碳气溶胶时空分布规律、污染特征以及来源分析结果,本文提出相应大气环境治理建议:实施区域与本地污染分区管理制度,加强中部地区联防联控协作;减少区域污染物排放量,加强PM10、CO、SO2等污染物监测能力,完善配套治理措施;深入贯彻落实武汉蓝天行动计划,积极开展大气督查和重点行业排污调查工作,落实各项大气治理举措;严格控制市区人口数量,积极开展各类环保教育活动,降低或减少人为活动导致的黑碳排放。
【学位单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X513
【部分图文】：
绘图类型（轨迹图），投影类型、地图背景、时间标记和时间间隔（一般为２４ｈ）、垂直逡逑坐标类型（ｍ－ＡＧＬ）等。⑥绘图结果显示。参数设置好之后，即可点击保存，得到后向逡逑轨迹图。后向轨迹分析流程图见图１．３所示。逡逑①建立轨迹逦②设置参数逡逑ＥＳ３Ｋ逦Ｍ邋Ｈ邋Ｕ逦邋ｓ？？ｔｉｎ，邋？ｉ？．邋（Ｗ＊ＤＰ邋ＨＨ）：邋｜０８邋Ｍ邋？６邋Ｕ逡逑ｇｓｉｃｉｓｍｔ邋．逦ｔｔｆｅｒ邋ｒｉ逦＾邋ｕｒｎｉｔ，邋Ｕａｔｉｍ邋｜逦ｏｆ邋．ｔａｒｔｉｎｇ邋ｌ＾ｃａｔｉｏＭ：邋［Ｔ＾＝：逦Ｕｔｎｇ邋Ｍａｒｔｉｎ，邋ｌｏｏｔ邋ｉｏｎ．邋｜逡逑’邋ｗａ邋１９邋（？邋ｌｂ．．逦Ｉ，邋ｒｆ邋Ｍ．１邋ｉ．逦Ｄｉｒｅｃｔ邋Ｔｏｐ逡逑Ｔ逦ＨＴＴ逦Ｘｊ＾＾ｙ逦Ｊ邋，邋ｉ．ｏｏｎｏ．ｏ邋ｙ逡逑ｆｉｆｔｉｅｓ邋？逦、逡逑幽味？逦ｗ逦岤，，ｗ邋响逦—ｒ邋一，，ｒ邋一，，吻逡逑＾ｄｔｌ逦Ｍｔ｜？邋ｒ？ｓＷｆｌｌｔ：逦卜＿逦Ｏｎ丨ｐｕｔ邋ｐ？ｔｈ／ｆｉｌｃ：邋［７／ｉｄｍｐ逦Ｂｔｍｎｅ邋｜逡逑ｈｉｊｔｒｔＫｊ邋ｆｅｌｆ逡逑Ｕｕ逦Ｈｅｔｅｏｔａｌｏ＾ｒ邋ｆｉｌｅ
逡逑从首要污染物来看，见图２．２所示，在２０１７年全年１０９个污染日中，首要污染物为逡逑细颗粒物（ＰＭ２５）、臭氧（０３）、可吸入颗粒物（ＰＭｌｔ））、二氧化氮（Ｎ０２）的天数分别逡逑为６７、１８、３、２０天，占污染天数比为６１．５％、１６．５％、２．８％、１８．３％；同时臭氧（０３）逡逑和ＰＭｕｊ并列为首要污染物的天数为１天，占０．９％。与２０１４年、２０１５年和２０１６年相比，逡逑ＰＭ２．５、ＰＭｉ0、０３为首要污染物的天数在逐年递减，Ｎ0２作为首要污染物的天数有所增逡逑力口，在２０１７年增加尤为明显，以上表明，自２０１４年以来，武汉市首要污染物天数总体逡逑降低，特别是颗粒物的变化最为明显，说明武汉市霾污染有所减轻，环境治理取得一定逡逑效果。但同时需要注意的是：颗粒物与Ｎ０２、０３并列作为首要污染物的现象有所出现；逡逑夏季臭氧污染较重，温度较高的环境极易让臭氧成为城市空气首要污染物。逡逑１８０邋－逡逑１６０逦＿逦＂逡逑１４０逦－逦ｇｇ逡逑Ｘ丨２。＿逦ｊ嫇逡逑努１。０逦■s嗗畏ǎ哄义希樱颍惧位Вィу危颍蝈义希福板危危ュ喂ュ义希喂悖埽掊危叮ィ皱义希簟澹希郑峰危垮义希荆龋剩劐危浚Вィу危校觯皱危В螅В箦危埽澹皱义希樱樱祝苠危浚危蓿皱危Вィ澹В族义希垮澹澹垮义希荆海唬骸觯唬у危粒睿蓿澹慑巍ⅲ埽蕖㈠义希诲危垮危浚В螅у危慑澹卞澹慑巍ⅲ蓿ⅲ俊㈠危螅蓿螅赍义希咤危浚В觯у危矗危裕义希
本文编号：2833369
【学位单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X513
【部分图文】：
绘图类型（轨迹图），投影类型、地图背景、时间标记和时间间隔（一般为２４ｈ）、垂直逡逑坐标类型（ｍ－ＡＧＬ）等。⑥绘图结果显示。参数设置好之后，即可点击保存，得到后向逡逑轨迹图。后向轨迹分析流程图见图１．３所示。逡逑①建立轨迹逦②设置参数逡逑ＥＳ３Ｋ逦Ｍ邋Ｈ邋Ｕ逦邋ｓ？？ｔｉｎ，邋？ｉ？．邋（Ｗ＊ＤＰ邋ＨＨ）：邋｜０８邋Ｍ邋？６邋Ｕ逡逑ｇｓｉｃｉｓｍｔ邋．逦ｔｔｆｅｒ邋ｒｉ逦＾邋ｕｒｎｉｔ，邋Ｕａｔｉｍ邋｜逦ｏｆ邋．ｔａｒｔｉｎｇ邋ｌ＾ｃａｔｉｏＭ：邋［Ｔ＾＝：逦Ｕｔｎｇ邋Ｍａｒｔｉｎ，邋ｌｏｏｔ邋ｉｏｎ．邋｜逡逑’邋ｗａ邋１９邋（？邋ｌｂ．．逦Ｉ，邋ｒｆ邋Ｍ．１邋ｉ．逦Ｄｉｒｅｃｔ邋Ｔｏｐ逡逑Ｔ逦ＨＴＴ逦Ｘｊ＾＾ｙ逦Ｊ邋，邋ｉ．ｏｏｎｏ．ｏ邋ｙ逡逑ｆｉｆｔｉｅｓ邋？逦、逡逑幽味？逦ｗ逦岤，，ｗ邋响逦—ｒ邋一，，ｒ邋一，，吻逡逑＾ｄｔｌ逦Ｍｔ｜？邋ｒ？ｓＷｆｌｌｔ：逦卜＿逦Ｏｎ丨ｐｕｔ邋ｐ？ｔｈ／ｆｉｌｃ：邋［７／ｉｄｍｐ逦Ｂｔｍｎｅ邋｜逡逑ｈｉｊｔｒｔＫｊ邋ｆｅｌｆ逡逑Ｕｕ逦Ｈｅｔｅｏｔａｌｏ＾ｒ邋ｆｉｌｅ
逡逑从首要污染物来看，见图２．２所示，在２０１７年全年１０９个污染日中，首要污染物为逡逑细颗粒物（ＰＭ２５）、臭氧（０３）、可吸入颗粒物（ＰＭｌｔ））、二氧化氮（Ｎ０２）的天数分别逡逑为６７、１８、３、２０天，占污染天数比为６１．５％、１６．５％、２．８％、１８．３％；同时臭氧（０３）逡逑和ＰＭｕｊ并列为首要污染物的天数为１天，占０．９％。与２０１４年、２０１５年和２０１６年相比，逡逑ＰＭ２．５、ＰＭｉ0、０３为首要污染物的天数在逐年递减，Ｎ0２作为首要污染物的天数有所增逡逑力口，在２０１７年增加尤为明显，以上表明，自２０１４年以来，武汉市首要污染物天数总体逡逑降低，特别是颗粒物的变化最为明显，说明武汉市霾污染有所减轻，环境治理取得一定逡逑效果。但同时需要注意的是：颗粒物与Ｎ０２、０３并列作为首要污染物的现象有所出现；逡逑夏季臭氧污染较重，温度较高的环境极易让臭氧成为城市空气首要污染物。逡逑１８０邋－逡逑１６０逦＿逦＂逡逑１４０逦－逦ｇｇ逡逑Ｘ丨２。＿逦ｊ嫇逡逑努１。０逦■s嗗畏ǎ哄义希樱颍惧位Вィу危颍蝈义希福板危危ュ喂ュ义希喂悖埽掊危叮ィ皱义希簟澹希郑峰危垮义希荆龋剩劐危浚Вィу危校觯皱危В螅В箦危埽澹皱义希樱樱祝苠危浚危蓿皱危Вィ澹В族义希垮澹澹垮义希荆海唬骸觯唬у危粒睿蓿澹慑巍ⅲ埽蕖㈠义希诲危垮危浚В螅у危慑澹卞澹慑巍ⅲ蓿ⅲ俊㈠危螅蓿螅赍义希咤危浚В觯у危矗危裕义希
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