成都大气中黑碳浓度及其颗粒物特征研究

摘要

黑碳气溶胶对气候、环境、健康有很大的影响，黑碳还可以远距离输送，影响区域环境，故关于黑碳的研究越来越受到人们的重视。成都作为中国西部中心城市，随着经济的快速发展，工业化、城镇化的加快，黑碳排放量巨大，大气环境质量不断恶化。黑碳气溶胶对环境质量的影响程度常常与黑碳浓度的高低和化学组成有关，但是目前成都地区关于黑碳的研究十分不足，因此要想全方位的掌握成都黑碳颗粒物特征情况，需从宏观和微观层面进行系统的研究。
　　本文主要通过七波段黑碳仪和在线单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）来监测黑碳变化情况，特别是近年来SPAMS应用十分广泛，已经成为大气方向研究的前沿，同时并结合了其他观测仪器，研究了2013年12月至2015年11月期间成都市黑碳颗粒物特征。内容上包含了黑碳在不同时段下的浓度变化、影响因素以及黑碳颗粒的化学组成、混合状态等方面，还分析了生物质燃烧特定时段下黑碳的变化特征情况。
　　研究发现成都黑碳浓度冬季最高，春、秋季节次之，夏季最低，浓度分别为11.25μg/m3、5.69μg/m3、6.24μg/m3、4.28μg/m3。黑碳浓度在冬夏季节平均日变化为双峰结构，春秋季节为单峰结构，并得到了成都黑碳最大频数浓度3.77μg/m3。黑碳的月变化受降水影响较大，其中12～1月，黑碳污染水平较高，其次是10～11月和2～3月，最后是4～9月，气象条件是影响黑碳浓度的重要因素。黑碳浓度和能见度有一定的负关系，在相对湿度60～80％时候，相关性受相对湿度影响较大。
　　利用SPAMS分析了黑碳颗粒的化学组成类别，发现成都地区含元素碳颗粒主要有七类，分别为:EC-Fresh、ECOC、EC-NOx、EC-SOx、EC-NH4、ECK、ECCa。含元素碳颗粒的粒径主要分布在0.2μm～1.8μm范围之内，峰值夏季最小，出现在0.48μm左右，其他季节峰值出现在0.62μm～0.68μm。各类型含元素碳颗粒随着时间的变化显示出各自的规律，其中ECOC颗粒在四季中日变化特征相似，表明此类颗粒在四季中具有相同的形成机制。
　　5月是成都遭受生物质燃烧影响的主要月份，成都周边的生物质燃烧对成都黑碳的贡献不容忽视，特别是以资阳、眉山为中心的区域应引起重视。监测期间，黑碳日平均浓度由正常时段的2.98μg/m3增长至5.63μg/m3,并且CO也有一定的增长，同黑碳相关性为0.88。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 黑碳气溶胶概述

1．2．1 黑碳的来源及组成

1．2．2 黑碳的气候和环境效应

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究进展

1．3．2 国内研究进展

1．4 本文研究的目的和内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第2章 研究方法

2．1 观测站点

2．2 观测仪器原理与功能

2．3 数据采样与研究方法

第3章 黑碳浓度变化特征

3．1 季节变化

3．2 月变化

3．3 日变化

3．4 黑碳对能见度的影响

3．5 本章小结

第4章 单颗粒黑碳的化学成分分析

4．1 单颗粒气溶胶质谱技术的发展与应用

4．2 实验部分

4．2．1 大气采样及气象条件

4．2．2 黑碳气溶胶粒子的分类

4．3 数据分析与讨论

4．3．1 黑碳气溶胶的化学组成及指纹特征

4．3．2 不同季节黑碳粒径及各类型颗粒粒径分布对比

4．3．2 不同季节各类型黑碳的时间变化

4．4 本章小结

第5章 生物质燃烧对城市黑碳的影响

5．1 采集装置及时间

5．2 结果与分析

5．2．1 黑碳浓度变化特征

5．2．2 生物质燃烧时期黑碳粒径分析

5．2．3 黑碳与CO关系分析

5．2．4 生物质燃烧时期黑碳来源地初判

5．3 本章小结

结论与展望

结论

不足与展望

致谢

参考文献