缙云山气溶胶粒子质量浓度和水溶性离子特征研究
这是一篇关于气溶胶质量浓度,水溶性离子,气象条件,污染源,重庆缙云山的论文, 主要内容为近年来,气溶胶污染已成为空气质量监测与研究的热点课题。大量研究表明,大气气溶胶不仅影响城市能见度和城市气候,而且含有许多有毒有害物质,是其它污染物的载体和反应床,对人类健康和生态环境有很大的危害。不同的地区气溶胶理化性质存在差异,加上重庆地区自然环境特殊,决定了重庆市空气污染的治理必须因地制宜,做好实地监测研究。缙云山是国家4A级风景名胜区,近年来,由于北碚区城市化建设加快,交通、建筑等粉尘释放源增多,缙云山旅游业日益兴盛,缙云山的空气质量堪忧。 本研究自2010年1月起至2011年1月,对缙云山气溶胶进行了长达13个月的监测,通过分析当地气溶胶TSP和PM10的质量浓度、水溶性离子浓度及其季节变化规律,了解重庆市气溶胶的环境本底状况；同时分析气溶胶中水溶性组分的来源及其与气象条件的关系,掌握缙云山气溶胶粒子的自然源和人为源,为重庆市空气质量评估提供基础数据与合理性建议。 本文的主要研究结论是：(1)缙云山空气质量总体情况较好,雨季TSP质量浓度的均值为103.6μg·m-3,符合国家空气质量一级标准,非雨季TSP质量浓度的均值为158.4μg·m-3低于国家空气质量二级标准。TSP和PM10中总水溶性离子浓度的年均值分别为60.0μg·m-352.4μg·m-3,占颗粒物质量浓度的47%和52%。与十年前相比,气溶胶粒子中水溶性组分的含量和比重都有显著增加,己成为大气TSP和PM10中的主要组分。阴离子中以S042-所占比重最大,NO3-次之,阳离子中以Ca2+的含量最高,缙云山的大气污染仍以CaS04型污染为主。 (2)分析气溶胶中水溶性离子的物质来源发现,F-、Cl-、Na+、K+、Mg2+等离子主要来自自然源,说明缙云山生态环境良好,对污染物的自净能力较强,SO42-、NO3-、Ca2+大部分来自人为源,受气象条件影响,季节变化明显。 (3)在自然状况下,气溶胶粒子质量浓度和水溶性组分主要受降水和雾的影响,温度和湿度是影响气溶胶浓度的最重要的气象因子,气溶胶粒子从生成到消亡,经历了一系列复杂的物理、化学变化,归根结底取决于大气中气溶胶的积聚过程和清除过程的双重作用。 (4)大气降水是最重要的湿清除过程。一方面,大气降水对于大颗粒物质具有较强的冲刷作用,另一方面,气溶胶中的水溶性组分能够溶解于云水或雨水中,由降水带至地表。在夏秋季节,湿清除过程占主导,气溶胶粒子和水溶性组分都有所下降。 (5)浓冬和早春时节,大气降水偏少,相对湿度偏低,湿清除过程减弱。而此时节重庆地区多辐射雾,空气层结稳定,污染物质容易积聚。冬季的缙云山与北碚城区相比气温更低,气流下沉,在近地面形成冷高压,高空形成低压,城区的相对暖轻的气流向缙云山上空流动,使污染物质由城区向缙云山上空输送,加重了缙云山大气污染,此过程可看作气溶胶的积聚过程。 (6)重庆地区夏季多连晴高温天气,大气中的SO2、NOx在高温下易发生光化学反应,生成S042-和N03-,在没有降水的情况下,部分地存在于气溶胶粒子中,然而气溶胶粒子在大气中的寿命短于酸性气体的寿命,会通过干湿沉降从大气中清除；遇到降水过程,S042-和N03-易溶于降水,经湿清除过程被带至地表。这一现象可看成气溶胶的积聚过程和湿清除过程的博弈。 (7)气象因素对二次离子的影响较大。温度对S042-和N03的影响结果显示,当日均温高于或等于27℃,S042-和N03-以气态形式的硫酸和硝酸存在,当日均温介于15℃到27℃之间,气态和固态并存。当相对湿度在65-75%之间,气溶胶中S042-的平均值最高,大气中以固态硫酸盐粒子占主导；高于这个湿度范围,空气逐渐趋于饱和,气态SO2以及由其转化而来的硫酸盐粒子易与大气中的云水或雾水发生非均相化学反应,并随降水从颗粒物中清除；而低于这一范围,则蒸发作用加强,未发生化学反应的那部分SO2则以气态形式重新回到大气中。 (8)微量气体中的酸性气体如SO2和NOx极易与云水或雨水发生非均相的化学反应,或形成硫酸盐和硝酸盐粒子,或直接形成酸雨,进而从大气中清除。在浓雾天气下,较高的相对湿度能加速硫酸盐从前体气体的转化,加重大气的污染水平,尤其是加重大气细粒子的污染。沙尘气溶胶对空气质量具有高污染性,其中水溶性的S042-和阳离子的含量成倍增长,颗粒物质的大小和形态也与雾天有明显不同。 (9)气溶胶的人为源主要来自化石燃料的燃烧,机动车尾气排放,建筑工地和水泥工厂的扬尘。缙云山大气TSP中NO3-/SO42的比率均值为0.33(0.06～1.53),说明固定排放源(燃煤)仍然是当地大气TSP中水溶性离子的主要来源。S042-的源头是中心城区的工业燃煤,其产生的SO2通过高架源排放进入大气,经远距离输送而至。十年以前,缙云山大气中NO3-/SO42-的比率仅为0.1,说明二次气溶胶的污染源几乎全部来自于工业燃煤,而今移动排放源对二次气溶胶的贡献已不容忽视。在重庆地区封闭地形下,污染物质容易积聚成高浓度,大气环流将城区污染物质带到郊区干净地区,使郊区原本良好的自然环境也受影响。因此,加强重庆市大气环境的综合治理显得尤为重要。
包头市空气质量状况（2011-2015）及其与气象条件的关系
这是一篇关于包头市,空气质量,污染物,气象条件,相关性分析的论文, 主要内容为2015年入冬以来,包头市共发生4次重污染天气过程,先后发布了3次预警。严峻的环境形势下,说清包头市空气质量状况,研究气象条件对污染物扩散的影响程度十分必要。本文通过多个角度分析包头市空气质量变化情况,并利用SPSS软件对污染物浓度与气象条件进行相关性分析,讨论的其影响程度,基本结论如下：(1)包头市大气污染形势依然严峻,可吸入颗粒物、细颗粒物仍然是我市主要污染物,对我市空气质量影响较重。污染物月变化结果显示除臭氧以外,其余5项污染物均在采暖季浓度较高,臭氧夏季明显高于其他季节。(2)在相关性分析中,气温对SO2和CO在秋冬季有明显的负相关影响,与03浓度呈正相关性；气压对SO2、03、PM25产生负相关性影响；风速对SO2、C0、以及春冬季的PM2.。有负相关性影响；在冬季,6种污染物均随湿度增大而浓度增大,总云量在春、冬季对PM10和PM2.5的均产生正相关影响；降水量对污染物的削减作用对PM2.5、PM10和CO影响也不算显著,而与SO2浓度负相关性较为显著。总体来说,6项污染在不同季节中气象条件的影响程度并不一致,不同季节差异明显,不能简单的概括为某一种气象参数对污染的作用的是一定的。
缙云山气溶胶粒子质量浓度和水溶性离子特征研究
这是一篇关于气溶胶质量浓度,水溶性离子,气象条件,污染源,重庆缙云山的论文, 主要内容为近年来,气溶胶污染已成为空气质量监测与研究的热点课题。大量研究表明,大气气溶胶不仅影响城市能见度和城市气候,而且含有许多有毒有害物质,是其它污染物的载体和反应床,对人类健康和生态环境有很大的危害。不同的地区气溶胶理化性质存在差异,加上重庆地区自然环境特殊,决定了重庆市空气污染的治理必须因地制宜,做好实地监测研究。缙云山是国家4A级风景名胜区,近年来,由于北碚区城市化建设加快,交通、建筑等粉尘释放源增多,缙云山旅游业日益兴盛,缙云山的空气质量堪忧。 本研究自2010年1月起至2011年1月,对缙云山气溶胶进行了长达13个月的监测,通过分析当地气溶胶TSP和PM10的质量浓度、水溶性离子浓度及其季节变化规律,了解重庆市气溶胶的环境本底状况；同时分析气溶胶中水溶性组分的来源及其与气象条件的关系,掌握缙云山气溶胶粒子的自然源和人为源,为重庆市空气质量评估提供基础数据与合理性建议。 本文的主要研究结论是：(1)缙云山空气质量总体情况较好,雨季TSP质量浓度的均值为103.6μg·m-3,符合国家空气质量一级标准,非雨季TSP质量浓度的均值为158.4μg·m-3低于国家空气质量二级标准。TSP和PM10中总水溶性离子浓度的年均值分别为60.0μg·m-352.4μg·m-3,占颗粒物质量浓度的47%和52%。与十年前相比,气溶胶粒子中水溶性组分的含量和比重都有显著增加,己成为大气TSP和PM10中的主要组分。阴离子中以S042-所占比重最大,NO3-次之,阳离子中以Ca2+的含量最高,缙云山的大气污染仍以CaS04型污染为主。 (2)分析气溶胶中水溶性离子的物质来源发现,F-、Cl-、Na+、K+、Mg2+等离子主要来自自然源,说明缙云山生态环境良好,对污染物的自净能力较强,SO42-、NO3-、Ca2+大部分来自人为源,受气象条件影响,季节变化明显。 (3)在自然状况下,气溶胶粒子质量浓度和水溶性组分主要受降水和雾的影响,温度和湿度是影响气溶胶浓度的最重要的气象因子,气溶胶粒子从生成到消亡,经历了一系列复杂的物理、化学变化,归根结底取决于大气中气溶胶的积聚过程和清除过程的双重作用。 (4)大气降水是最重要的湿清除过程。一方面,大气降水对于大颗粒物质具有较强的冲刷作用,另一方面,气溶胶中的水溶性组分能够溶解于云水或雨水中,由降水带至地表。在夏秋季节,湿清除过程占主导,气溶胶粒子和水溶性组分都有所下降。 (5)浓冬和早春时节,大气降水偏少,相对湿度偏低,湿清除过程减弱。而此时节重庆地区多辐射雾,空气层结稳定,污染物质容易积聚。冬季的缙云山与北碚城区相比气温更低,气流下沉,在近地面形成冷高压,高空形成低压,城区的相对暖轻的气流向缙云山上空流动,使污染物质由城区向缙云山上空输送,加重了缙云山大气污染,此过程可看作气溶胶的积聚过程。 (6)重庆地区夏季多连晴高温天气,大气中的SO2、NOx在高温下易发生光化学反应,生成S042-和N03-,在没有降水的情况下,部分地存在于气溶胶粒子中,然而气溶胶粒子在大气中的寿命短于酸性气体的寿命,会通过干湿沉降从大气中清除；遇到降水过程,S042-和N03-易溶于降水,经湿清除过程被带至地表。这一现象可看成气溶胶的积聚过程和湿清除过程的博弈。 (7)气象因素对二次离子的影响较大。温度对S042-和N03的影响结果显示,当日均温高于或等于27℃,S042-和N03-以气态形式的硫酸和硝酸存在,当日均温介于15℃到27℃之间,气态和固态并存。当相对湿度在65-75%之间,气溶胶中S042-的平均值最高,大气中以固态硫酸盐粒子占主导；高于这个湿度范围,空气逐渐趋于饱和,气态SO2以及由其转化而来的硫酸盐粒子易与大气中的云水或雾水发生非均相化学反应,并随降水从颗粒物中清除；而低于这一范围,则蒸发作用加强,未发生化学反应的那部分SO2则以气态形式重新回到大气中。 (8)微量气体中的酸性气体如SO2和NOx极易与云水或雨水发生非均相的化学反应,或形成硫酸盐和硝酸盐粒子,或直接形成酸雨,进而从大气中清除。在浓雾天气下,较高的相对湿度能加速硫酸盐从前体气体的转化,加重大气的污染水平,尤其是加重大气细粒子的污染。沙尘气溶胶对空气质量具有高污染性,其中水溶性的S042-和阳离子的含量成倍增长,颗粒物质的大小和形态也与雾天有明显不同。 (9)气溶胶的人为源主要来自化石燃料的燃烧,机动车尾气排放,建筑工地和水泥工厂的扬尘。缙云山大气TSP中NO3-/SO42的比率均值为0.33(0.06～1.53),说明固定排放源(燃煤)仍然是当地大气TSP中水溶性离子的主要来源。S042-的源头是中心城区的工业燃煤,其产生的SO2通过高架源排放进入大气,经远距离输送而至。十年以前,缙云山大气中NO3-/SO42-的比率仅为0.1,说明二次气溶胶的污染源几乎全部来自于工业燃煤,而今移动排放源对二次气溶胶的贡献已不容忽视。在重庆地区封闭地形下,污染物质容易积聚成高浓度,大气环流将城区污染物质带到郊区干净地区,使郊区原本良好的自然环境也受影响。因此,加强重庆市大气环境的综合治理显得尤为重要。
郑州四季黑碳气溶胶浓度变化特征及冬季气象要素的影响
这是一篇关于黑碳气溶胶浓度,变化特征,气象条件,相关关系,T-PCA方法的论文, 主要内容为依据郑州近12 a(2006年—2017年)的黑碳气溶胶浓度(black carbon,简称BC)观测数据,结合郑州站2006年1月—2011年12月小时地面观测的气温、相对湿度、风向和风速资料,在揭示该站四季BC浓度及地面气象要素的日变化特征和基本周期的基础上,分析了不同季节BC浓度与上述气象要素的联系。利用郑州站2006年1月—2015年12月每日2次(08时和20时)探空资料、郑州站同期每日4次(02时、08时、14时和20时,北京时,以下同)总云量资料、同期NCEP提供的每日4次(02时、08时、14时和20时)、水平分辨率为1o×1o的FNL再分析数据,分别在晴空和非晴空状态下分析了BC与对流层低层气象要素关系。利用客观T型主成分分析(T-mode Principal Component Analysis,T-PCA)方法,识别出郑州冬季BC浓度的主要污染天气型。最后在研究时段内选择出BC浓度极高(2006年12月24—25日、2010年1月18—19日)和极低(2009年1月23—24日、2010年2月17—18日)事件,分析了其对应的大气环流背景场特征,比较其差异,对之前所得结论进行论证。结果表明:郑州BC浓度年平均值为(8.71±2.42)μg.m-3,秋冬季浓度明显高于春夏季。秋冬季BC浓度日变化表现为明显的“双峰型”,春夏季BC浓度日变化表现为明显的“单峰型”。地面气象要素日变化均表现为“单峰型”,BC浓度高值时刻对应着地面气温低值、地面相对湿度高值以及地面风速低值。谐波分析发现,郑州秋冬季BC浓度日变化以全日循环+半日循环共同决定,春夏季BC浓度日变化以全日循环为主。近12 a(2006—2017年)郑州冬季BC浓度总体上呈明显的下降趋势。郑州冬季BC浓度与对流层低层气温、相对湿度、大气稳定度呈现出显著正相关,以上关系在晴空状态下更加明显。郑州冬季850 h Pa晴空状态下偏西和偏东风向出现BC浓度高值,非晴空状态下各风向BC浓度差异不大。BC浓度与对流层低层风速呈反向变化关系。利用T-PCA方法进行天气分型后发现,与弱的西南风和东风相关的天气型对应BC浓度高值,与强的西北风相关的天气型对应BC浓度低值。通过对比两次高BC浓度过程和两次低BC浓度过程的850 h Pa距平场可知,高BC浓度与对流层低层明显增暖增湿、弱的西南风或东风异常相对应;低BC浓度与对流层低层明显降温干化、强的偏北风异常相对应。
济南市PM10浓度对边界层气象要素场的响应
这是一篇关于PM10污染,相关分析,气象条件,济南市的论文, 主要内容为PM10作为我国大部分城市首要的污染物,已引起各方面的关注。颗粒物排放量变化不大的情况下,PM10浓度却有明显的时间变化。主要是由于大气边界层气象条件的时间变化导致。 本文以济南市2001年6月至2003年5月各监测点逐日PM10浓度监测值以及同期的逐日气象要素观测值为基础,分析济南市PM10对边界层气象要素场的响应。论文主要研究结论如下: (1)采用数理统计方法推断出不同季节易出现高浓度污染天气时各气象要素的取值范围: 春季:气压>990hpa;日平均气温在0.1～10℃;日照时数在5～10h;总云量≤5;相对湿度≤50%;风速在2.1～4m/s或风速>5m/s。 夏季:各气象要素在以下范围内时,出现污染天气的可能性较大:气压在980～990hpa;日平均气温在20～30℃;日照时数>5h或为0;总云量在3.1～8;相对湿度≤50%;风速在2.1～4m/s。 秋季:各气象要素在以下范围内时,出现污染天气的可能性较大:气压在990～1010hpa;日平均气温在0.1～10℃;日照时数≤5h;总云量在≤5;相对湿度≤50%;风速在≤1m/s。 冬季:各气象要素在以下范围内时,出现污染天气的可能性较大:气压在990～1000hpa;日照时数≤10h;总云量≤3;相对湿度>50%;风速在≤2m/s。 (2)采用统计分析方法研究各个气象要素对PM10浓度的影响,由相关系数检验法得到的结论是:不同季节与PM10浓度显著性相关的气象因子不同,春季主要是相对湿度和降水量;夏季主要是气温和相对湿度;秋季主要是气温、风速、最坏能见度和日照时数;冬季主要是气压、风速、相对湿度、最坏能见度和日照时数。 (3)本文归纳出易出现污染的天气形势类型有三大类:高压类、低压类、均压类。在此基础上又具体分为:高压底部型、冷锋前部型、高压边缘型、蒙古低压前部型、倒槽型均、压场型等六种类型。
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