南京北郊工业区碳质气溶胶污染特征及生物质燃烧的影响研究

摘要

碳质气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分，对全球气候变化，大气能见度，空气质量和人类健康等有着重要影响。碳质气溶胶的主要组成成分有机碳(OC)和元素碳(EC)，具有不同的来源特征。近年来，作为吸光性有机碳的棕碳(BrC)的发现也引起了学者广泛的关注，BrC的来源以生物质燃烧为主，燃煤和二次转化是其次要来源。长江三角洲地区是中国经济发展最发达的地区之一，近年来大气灰霾现象日趋严重。研究表明，细颗粒物是影响空气能见度的重要因素，是灰霾天气加剧的主要原因。而碳质气溶胶尤其是二次有机碳是灰霾天气下细颗粒物的重要组成部分。南京作为长江三角洲的典型代表城市，研究该地区的大气碳质气溶胶污染特征及输送来源解析，对于控制减排具有重要意义。
　　本论文采用sunset RT-4型半连续有机碳元素碳分析仪，对南京北郊工业区2015年6月-2016年8月大气PM25中OC、EC和BrC进行了一年的连续观测，讨论了其碳质气溶胶的浓度特征、季节变化和日变化特征以及气象因子的影响;并利用MRS方法对二次有机碳(SOC)进行了估算，分析了SOC的季节变化和日变化特征;结合MODIS卫星遥感火点资料，以及膜样品的OC、EC和左旋葡萄糖测定，研究了2015年10月一次生物质燃烧事件对南京北郊工业区碳质气溶胶的影响，并利用HYSPLIT后向轨迹模型结合聚类分析方法，计算了污染期间后向气流轨迹，通过计算潜在源贡献因子PSCF，分析了南京北郊工业区碳质气溶胶的潜在源区。通过分析，得到以下结论:(1)南京北郊工业区大气碳质气溶胶污染水平在全国属于中等偏上。大气颗粒物和OC、EC浓度均呈现出冬季高，夏季低的季节变化特征，这与夏季降水对气溶胶的湿清除作用和冬季排放源的增多及不利的气象条件有关。OC、EC日变化特征表现为夜间高白天低，受边界层影响显著。早晚交通高峰对OC、EC浓度影响显著，机动车尾气排放的交通源是重要来源。(2)夏季SOC对OC的贡献较高，这与夏季高温高湿强太阳辐射的气象条件相关，导致光化学反应发生速率的加快，冬春季节SOC/OC较低，说明冬春季节碳质气溶胶来源较单一。(3)春冬季节，局地排放对南京北郊地区的OCEC贡献不可忽视。此外，来自北方燃煤城市的气流输送对春冬季较高的OC、EC浓度贡献显著，来自内陆地区的气流输送对春秋季的OC、EC浓度贡献显著，而夏季较低的OC、EC浓度与来自海洋的清洁气团输送有关。(4)dEC可以被用作生物质燃烧的示踪物，较好的指示生物质燃烧，反映生物质燃烧的影响。高温条件下有利于dEC的生成，dEC的生成机制与SOC的形成密切相关。2015年10月生物质燃烧事件过程，生物质燃烧源对有机碳的贡献为20％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和目的

1．2 国内外进展

1．2．1 OC、EC研究进展

1．2．2 BrC研究进展

1．3 研究内容与技术路线

第二章 实验设计与研究方法

2．1 观测地点概述

2．2 在线观测

2．2．1 颗粒物(PM2．5和PM10)在线监测

2．2．2 OC、EC在线监测

2．3 离线样品采集与分析

2．3．1 样品采集与保存

2．3．2 OC、EC的测定

2．3．3 左旋葡萄糖的测定

2．4 其他数据来源

2．5 研究方法

2．5．1 SOC的估算方法

2．5．2 后向轨迹模型

2．5．3 潜在污染源贡献分析(PSCF方法)

第三章 南京北郊工业区碳质气溶胶污染特征

3．1 颗粒物(PM2．5和PM10)浓度水平与季节变化特征

3．2 OC、EC浓度特征

3．2．1 OC、EC浓度水平

3．2．2 OC、EC浓度分布特征

3．2．3 OC、EC季节变化和日变化特征

3．3 气象因子的影响

3．4 OC、EC相关性分析及SOC估算

3．4．1 OC、EC相关性分析

3．4．2 SOC的估算

3．5 后向轨迹分析

3．6 本章小结

第四章 生物质燃烧事件对南京北郊碳质气溶胶的影响

4．1 生物质燃烧事件碳质气溶胶和左旋葡萄糖浓度特征

4．1．1 碳质气溶胶和左旋葡萄糖浓度水平

4．1．2 碳质气溶胶和左旋葡萄糖浓度变化特征

4．1．3 二次有机碳(SOC)的估算

4．1．4 左旋葡萄糖与碳质气溶胶相关性分析

4．2 气象因子的影响

4．3 气流输送规律分析

4．3．1 生物质燃烧过程气流输送与后向轨迹分析

4．3．2 不同气流轨迹对碳质气溶胶浓度的影响

4．3．3 污染气流潜在源区分析

4．3．4 生物质燃烧的贡献

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 结论

5．2 本研究特色与创新点

5．3 展望

参考文献

个人简介

致谢