苏州市PM2.5浓度及其化学组分的时空分布特征

摘要

随着长三角地区经济和城市化持续多年的快速发展，地处该经济发达地区中部的苏州市在区域性大气复合污染特征日益突出的背景下，大气细颗粒物（Fine Particle, PM2.5）浓度和化学组成的空间分布和时间变化特征需要加以明晰。本研究通过对苏州市南门（居住区）、高新区（混合区）、工业园区（工业区）和金庭（对照点）开展为期一年的大气颗粒物监测，获得该市不同功能区、不同季节PM2.5的质量浓度、水溶性离子和碳组分的浓度数据；探讨了PM2.5浓度和化学组成的时空分布特征，并对冬、夏季污染事件的成因、来源及潜在源区进行了分析。研究取得的主要结论如下：
　　（1）苏州市PM2.5日均浓度变化范围为18.32～215.87μg·m-3，南门、高新区、工业园区和金庭年均质量浓度分别为69.00±28.19μg·m-3、70.19±31.97μg·m-3、74.08±37.67μg·m-3、72.15±36.80μg·m-3，各采样点间没有显著差异。PM2.5浓度冬季最高，夏季最低，且冬季日均浓度变化波动大。
　　（2）PM2.5中最主要的化学组分包括SO42-、NO3-、NH4+、有机碳（Organic Carbon, OC）和元素碳（Elemental Carbon, EC），其总质量浓度占PM2.5的50％～80%；各组分存在不同的季节变化特征，而空间差异较小。各季节硫氧化率（Sulfur Oxidation Ratio, SOR）值大于0.25，氮氧化率（Nitrogen Oxidation Ratio, NOR）值大于0.10，表明苏州市存在较强的SO2、NO2的气-粒转化。就全年而言，NO3-/SO42-浓度比值为1.00，NO2/SO2浓度比值为3.15，表明移动源和固定源排放均对苏州市PM2.5产生重要影响。SO42-、NO3-主要被NH4+中和，且主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的方式存在。
　　（3）OC、EC与PM2.5浓度的季节变化趋势一致。OC/EC比值的变化范围为1.00～2.50，其平均值1.82。二次有机气溶胶浓度冬季最高，夏季最低，春季和秋季相差较小；其浓度水平明显低于一次有机气溶胶。PM2.5的碳组分中OC2、OC3、OC4和EC1在TC中占比高（86.6%左右），为主要的碳组分。
　　（4）消光分析表明，四个观测点夏季 PM2.5的消光系数差异小，而金庭点略高于其他采样点。消光系数冬季波动大（74.51～2719.24 Mm-1），其季节平均值约高出夏、秋季2倍；硫酸铵、硝酸铵是PM2.5中主要消光成分。
　　（5）在冬、夏季污染事件中，SO42-、NO3-和NH4+等二次组分（与非污染期比较）对污染过程的形成有较大的贡献，这两次污染事件均受区域气流污染物传输的影响。冬季低风速（平均1.7 m·s-1）、低气温（平均为7 oC）、高湿度（RH＞40%）等不利的气象条件加重了冬季污染。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 PM2.5及其化学组分的概述

1.2 我国PM2.5时空分布特征的研究现状

第2章 引言

2.1 研究背景

2.2 研究目的

2.3 研究内容

2.4 技术路线

第3章 材料与方法

3.1 苏州概况

3.2 样品采集

3.3 样品分析

第4章 PM2.5浓度与化学组分特征

4.1 PM2.5浓度特征

4.2 水溶性离子

4.3 碳质组分

4.4 PM2.5各化学组分时空差异及消光分析

第5章 重污染过程的污染特征及成因

5.1 数据来源和模式设置

5.2 冬季污染过程分析

5.3 夏季污染过程研究

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2 展望

参考文献

致谢

发表的论文与参研科研课题