石家庄夏季大气边界层内重污染演变及成因

论文摘要

石家庄夏秋季通常会出现臭氧和颗粒物“双高”的大气复合污染现象,但对其污染机制尚不清楚。本研究于2016年夏季在华北典型重污染城市石家庄（37°53’N,114°38’E）观测一个月（6月15日-7月14日）。利用在线仪器连续采集近地面臭氧及其前体物的浓度,结合系留汽艇搭载的小型化臭氧探空仪,获得大气边界层内臭氧的垂直梯度廓线;通过中流量空气颗粒物采样器对大气中的颗粒物PMi和PM2.5同步采集,采用离线分析的方式,对PM2.5和PMi中的化学组分（水溶性离子、碳组分和金属元素）进行定量,通过PMF源解析分析颗粒物的主要来源。主要研究结果如下:石家庄光化学污染严重,臭氧超标率约60%。高温和东南风有利于臭氧的累积。在中等湿度（40%-50%）和中等边界层高度（1200-1500m）时,臭氧浓度最高。进一步的分析表明,边界层的演变使得臭氧生成敏感性发生转变,臭氧生成受NOx和VOCs协同控制时,臭氧浓度最高,气象条件与上述对应。结合系留汽艇搭载的小型化臭氧探空仪探测,发现清晨残留层内存储了大量臭氧,其浓度与前一天臭氧浓度正相关。随着混合层的快速增长,夜间残留层中的臭氧被输送至混合层,其贡献可达27%±7%。夏季石家庄的颗粒物污染也很严重,PM2.5的超标率达93%。石家庄夏季PMi和PM2.5的化学组分以SO42-、NO3-、NH4+、OM为主,分别占PMi质量浓度的14%、8%、11%、11%;占PM2.5质量浓度的13%、8%、10%、9%。PM1和PM2.5的来源相近,主要为二次硝酸盐、二次硫酸盐、工业源、机动车源、扬尘、生物质燃烧以及燃煤,其贡献为 29%、30%、10%、9%、8%、8%、6%（PMi）;29%、33%、12%、13%、8%、2%、4%（PM2.5）。针对典型污染时段进行分析发现,在爆发增长阶段PM1和PM2.5同步增加,但在污染后期PMi增长缓慢,PM2.5仍持续增加,SNA是其增长的主要原因。通过分析不同污染程度化学组分发现,爆发增长阶段,PM1和PM2.5中的主要化学组分（碳组分和SNA）均同步升高;污染高值维持阶段,碳组分、硝酸盐和铵盐变化较小,硫酸盐增加迅速。因此,PM1 和PM2.5的防治策略有差异,无机气态前体物,特别是SO2,仍是夏季PM2.5防治的重中之重。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 光化学烟雾研究进展

1.2.2 颗粒物研究进展

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 研究目标

第二章实验与研究方法

2.1 站点介绍

2.2 仪器介绍

2.2.1 近地面观测仪器

2.2.2 边界层遥测系统

2.2.3 系留汽艇探测系统

2.3 样品分析

2.4 分析方法

第三章石家庄夏季光化学污染演变及成因

3.1 臭氧及其前体物污染特征

3.2 边界层气象条件对臭氧浓度的影响

3.3 臭氧生成敏感性与边界层的关系

3.4 臭氧浓度垂直演变特征

3.4.1 臭氧廓线分析

3.4.2 残留层输送的贡献

3.5 本章小结

第四章石家庄重霾污染成因及来源

4.1 污染特征概述

4.1.1 气象条件及PM质量浓度

4.1.2 颗粒物化学组分

4.2 PMF源解析

4.2.1 文件输入和物种选取

4.2.2 确定因子个数及误差分析

4.2.3 因子识别

1和PM_2.5的演变差异'> 4.3 一次典型污染过程:PM₁和PM_2.5的演变差异

4.3.1 不同污染过程质量浓度的差异

4.3.2 产生差异的关键因素

4.3.3 不同污染过程化学组分的差异

4.3.4 不同污染过程源解析

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

致谢

参考文献

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵伟

导师: 余欢,唐贵谦

关键词: 臭氧,垂直演变,敏感性,颗粒物,源解析

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用

单位: 南京信息工程大学

分类号: X51;P421.3

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000627

总页数: 68

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