华南大陆与南海北部黑碳气溶胶长期观测资料的对比分析

摘要

本文利用过去20年在华南大陆与南海北部广大地区采集的气溶胶分级样品，根据现有分析元素碳(EC)的各种方法，通过对比实验，确立了分析历史样品中EC的合理实验方案，并以此对华南大陆和南海北部历史20年气溶胶样品的EC及其长期变化趋势进行了研究和探讨；为气候模式评估该区域的气候和环境变化提供珍贵的实测输入参数，降低气溶胶辐射强迫估值的不确定性。结果表明，历史样品中，只有四组样品在700℃以上即会熔化，是国产玻璃纤维滤膜样品；其余样品均能承受870℃的高温，为国产石英纤维滤膜样品。现有的“quartz.par”升温方案，用于分析历史的国产石英样品是较为合理可信的。降低升温过程中的最高温度、并适当缩短其持续灼烧的时间，这对于分析国产玻璃滤膜样品是十分必要的；但不适用于国产石英样品，它会造成EC的结果偏高。 ⑴永兴岛1988年11月的等效元素碳(AEC)浓度普遍较低，介于0.07-1.99μg/m3之间，可视为华南清洁旱季的参考本底，但相比青海瓦里关的EC全球本底0.03-1.2μg/m3而言，则略有偏高。90年代后期，华南地区PM10范围内的AEC普遍在粗、细粒子段有一个峰值，即“双峰”结构明显。1998年以后，(次微米级)细粒子成为了区域空气污染中的首要污染物，AEC质量浓度的“单峰”形态显著，这在旱季的局地污染情况下表现得尤为突出。 ⑵旱季的AEC质量浓度明显高于雨季，与雨季降水的“湿清除”机制及总体扩散条件有较大关系，季节变化特征显著。重工业地区的AEC质量浓度明显高于周边地区，且AEC随高度增加而减少，这与近地层内风的垂直分布对污染物的扩散影响相关。AEC主要集中在粒径<2.1μm的细粒子段，对局地污染而言，政府应重点加强对细粒子的治理。 ⑶经济发展以及人类活动，是影响区域环境变化的重要因子。在1988～2006年间，广州地区AEC的长期变化规律呈“M型”，即广州的空气质量在“好转”与“恶化”之间起伏波动，但总体上在重污染区高位震荡；各地区的空气质量差别不明显，区域气候特征显著。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1 碳气溶胶的基本概况

1.2 国内外研究现状

1.2.1 黑碳气溶胶(BC)相关的研究工作

1.2.2 BC浓度及存在粒径等的相关进展

1.2.3 OC、EC测定方法的研究进展

1.3本文的主要研究内容及其意义

1.4大尺度环流背景介绍

第二章资料、仪器与分析方法

2.1 样品资料概况——采样点概况及实验样品情况

2.1.1 历史样品的基本概况

2.1.2历史采样点情况说明

2.1.3 对比组样品基本概况

2.2使用的仪器及其工作原理

2.2.1采样用仪器及其工作原理

2.2.2碳气溶胶样品分析用仪器及其工作原理

2.3主要分析方法

第三章合理实验方案的确立

3.1对比实验方案的设计

3.1.1 实验前处理等的相关说明

3.1.2升温方案的设计

3.2 AEC与EC的差别

3.3 结果对比及方案的确立

3.3.1 各升温方案下，同组对比膜的同级总碳TC的质量浓度差别

3.3.2“itmm_2.par”和“quartz.par”两种方案下所得AEC质量浓度差异

3.3.3在“quartz.par”升温方案下，考察不同组玻璃样品的AEC质量本底变化情况

3.3.4考虑玻璃膜的空白本底对各级样品(也均重复实验两次)的AEC质量浓度的影响

3.3.5合理实验方案的确定

第四章华南大陆和南海北部气溶胶样品的结果分析

4.1 历史国产石英纤维滤膜样品的一些初步分析结果

4.1.1历史空白膜的AEC质量本底(以整张膜的1/12扇形大小来计)

4.1.2部分历史国产石英样品已有的分析结果

4.2历史国产玻璃纤维滤膜样品的实验情况及结果分析

4.2.1 历史的国产玻璃滤膜样品所用的升温方案

4.2.2历史国产玻璃样品的实验结果分析

4.2.3石英-玻璃对比组样品的结果对比

第五章历史样品的长期变化趋势对比分析

5.1 历史(国产石英和玻璃纤维滤膜)样品的AEC变化趋势

5.1.1历史样品PM2.1与PM9.0中的AEC质量浓度比例情况

5.1.2历史玻璃滤膜样品PM2.1中的AEC质量浓度

5.2历史采样点当地及地区间的差异对比

5.2.1广州地区的变化情况

5.2.2某些采样点地区间的差异情况

第六章总结与讨论

6.1总结

6.2讨论

参考文献

致谢