北京昌平跨奥运气溶胶无机水溶性离子的污染特征及其来源解析

摘要

为评估2008年北京地区跨奥运时期大气污染控制措施的实施效果，于2008年7月9日～8月25日在北京昌平建立观测站，利用PM2.5在线离子色谱(AIM URG9000B)、O3分析仪、SO2分析仪、NOx分析仪、CO分析仪、黑碳仪(BC)和自动气象监测站，进行了为期一个多月的实时在线监测，分三个阶段分别对PM2.5中水溶性组分的化学组成、浓度水平、时间变化规律、来源、对能见度的影响及其与气态前体物和气象条件的关系进行了系统的研究。得到了以下有意义的结论：
　　 1.2008年北京地区跨奥运时期空气质量比以往明显有所改善，污染控制措施和气象条件对北京市污染物浓度的降低均有重大贡献。奥运会期间空气质量好于奥运会前期，大气中所有污染物的平均浓度均明显低于奥运会前期。奥运会期间PM2.5中总水溶性组分、SO2,NO2、O3和CO的小时平均浓度比机动车单双号限行阶段分别降低了55％、42.9％、30.8％和41.7％，而8O2、O3和CO的小时平均浓度分别比重型污染车辆限行阶段下降了38.5％、24.3％和32.4％。其中SO2和NO2的小时平均浓度均达到了国家空气质量一级标准，而O3和CO的小时平均浓度在重型污染车辆限行阶段、机动车单双号限行阶段和奥运会期间的超标率分别为4.17％、9.15％、1.31％和10.98％、29.06％、4.96％.
　　 2.SO2-、NO3-胁H4+是北京昌平大气PM2.5中的主要水溶性离子，三者之和占PM2.5中总无机水溶性组分浓度的91.34％。奥运会期间SO42-、NO3-和NH4+的小时浓度均明显低于机动车单双号限行阶段，分别下降了55.4％、61.4％和56.0％。
　　 3.机动车单双号限行阶段和奥运会期间PM2.5中无机水溶性组分的昼夜变化趋势基本一致，PM2.5中大部分水溶性组分均表现为日间浓度高于夜间。奥运会期间SO42-、NO3-和NH4+的昼夜浓度均明显低于机动车单双号限行阶段，分别下降了50.0％、33.1％，56.1％、42.9％和50.0％、42.1％。
　　 4.奥运会期间硫氧化率(Sulfur Oxidation Ratio，简写SOR)和氮氧化率(Nitrogen Oxidation Ratio，简写NOR)明显低于机动车单双号限行阶段，分别为0.68和0.41，说明SO2和NO2已发生二次转化。奥运会期间[NO3-]/[SO42-]平均值为0.44，明显低于机动车单双号限行阶段的0.53。
　　 5.因子分析表明北京昌平跨奥运时期PM2.5中水溶性无机物种的主要来源是二次源(38.69％)、燃烧源(24.14％)和土壤源(23.45％)。
　　 6.灰霾天气有利于一次污染物的富集和二次气溶胶的生成。对各种污染物与能见度的相关关系分析发现，SO42-、NO3-和黑碳对能见度的影响较大。天气系统分析表明灰霾天气发生时北京地区地面气压场大多以弱高压为主，出现持续静稳天气，大气层结稳定，不利于污染物稀释扩散。奥运会期间北京地区处于受频繁东移的西风槽影响，受低压北部偏东气流控制，华北地区降水增多，同时加上污染源控制措施的严格执行，北京污染物浓度明显降低。后推气流轨迹分析表明观测期间北京地区两次灰霾事件均受到污染较重的天津、廊坊、石家庄、太原、长治、郑州和济南等地气团的影响，加之昌平北面连绵不断的群山阻隔，造成局地污染物累积浓度升高。

目录

文摘

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CONTENTS

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 PM2.5中水溶性离子的研究现状

1.2.1 PM2.5中水溶性离子污染特征的研究现状

1.2.2 PM2.5中水溶性离子来源解析的研究现状

1.2.3 PM2.5中水溶性物种对人体健康、能见度及气候的影响

1.3 以往研究中存在的问题

1.4 研究目的、意义与研究内容

1.4.1 研究目的及意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 本研究的创新性

第二章 实验部分

2.1 实验情况简介

2.2 采样点布设

2.3 实验仪器

2.3.1 气体分析和测定仪器

2.3.2 PM2.5在线离子色谱仪

2.3.3 黑碳(BC)仪

2.3.4 气象参数

第三章 PM2.5中水溶性离子的污染特征

3.1 水溶性离子的时间变化特征

3.1.1 总体污染状况

3.1.2 2008年与2007年同期气溶胶光学厚度、SO2和NO2柱浓度比较

3.1.3 PM2.5中水溶性离子的浓度特征

3.1.4 日变化特征

3.2 水溶性离子间的相关性系数

3.3 硫氧化率和氮氧化率

3.4 [NO3]／[SO42-]

3.5 本章小结

第四章 PM2.5中水溶性离子的来源解析

4.1 因子分析方法

4.2 水溶性离子的来源解析

4.3 本章小结

第五章 灰霾天气PM2.5中水溶性离子的污染特征及气象要素分析

5.1 水溶性离子的污染特征

5.1.1 灰霾天气概述

5.1.2 灰霾天气与清洁天气污染物浓度的对比

5.1.3 灰霾天气污染特征分析

5.1.4 灰霾天气各种污染物与能见度的关系

5.2 灰霾天气气象要素分析

5.2.1 天气系统

5.2.2 气团反向轨迹分析

5.3 与山东典型地区（济南）的对比

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

发表论文

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