2024年2月21日發(作者:小學數學教案模板)

中國環境科學2012,32(3):406--410 China EnvironmentaI Science 天津市大氣能見度與顆粒物污染的關系 邊海 ,韓素芹 ,張裕芬 ,馮銀廠 ,吳建會.,姚青 (1.天津市氣象科學研究既天津300074;2.南開大 學環境科學與工程學院,天津300071) 摘要:利用天津市大氣邊界層觀測站2009年能見度、相對濕度、風速逐時觀測資料和2009年3月9 ̄21日期間顆粒物的膜采樣數據,分 析天津市大氣能見度與顆粒物污染的關系.結果表明,顆粒物質量濃度與能見度變化總體呈負相關’,j、粒徑顆粒對能見度的影響作用明顯, 隨著能見度的降低.,J、粒徑顆粒與大粒徑顆粒濃度的比值明顯增加.能見度與顆粒物中總碳質量濃度變化呈負相關.8042,No3,OC和Ec對 大氣消光貢獻平均值分別為28. ,6.1%,27.6%和l9.2%.表明觀測期間顆粒物中5042,0C對能見度的影響明顯. 關鍵詞:大氣能見度;PMl0;PM2 5:水溶性離子;碳組分 中圖分類號:X823 文獻標識碼:A 文章編號;1000—6923(2o ̄2)03—0406-05 Relationship between atmospheric visibility and particulate matter pollution in Tianjin.BIAN Hai ,HAN Su—qin , ZHANG Yu.fen ,FENG Yin.chang2’,WU Jian-hui ,YAO Qing (1.Tianjin Institute of Meteorological Science,Tianjin 300074,China;2.College ofEnvironmental Science and Engineering,Nankai University,Tianjin 300071,China).China Environmental Science,2012,32(3):406-410 Abstracts:Relationship between atmospheric visibility and particulate matter was analyzed using the observed hourly visibiliyt,relative humidiyt,wind speed and particulate sample data at Tianjin atmospheric boundary sattion in 2009. vismility had signiifcant negative co,eltaion with the mass concentration of hte particulate maaem.The ratio of mass concentration between PM2.5 nad PM2 5 10 increased considerably when the visibiliyt reduced,implying that PM2.5 played major role in the poor visibiliyt.Atmospheric visibility also had signiifcant negative correlation with the mass concentration ofthe total carbon.The average contribution of 804 ,NO3’,OC nad EC to atmospheric extinction coefifcient Was 28.7%,6.1%,27.6%and 19-2%,showing that sulfate and organic carbon were the main components influencing hte visibiliyt. Key words:atmospheric visibility;PM1o;aM251 water-soluble iron;carbonaceous species .隨著城市化和工業化的迅速發展,能見度下 近年來天津市發生低能見度的日數逐年增 降已經成為重要的城市大氣環境問題【l_4】.影響 加,低能見度事件逐漸成為公眾關注的焦點B2]. 大氣能見度的因素主要包括氣象因子和空氣污 本研究在分析氣象要素對能見度影響的基礎上, 染因子.空氣濕度、風速和顆粒物濃度是影響能 探討不同等級能見度下不同粒徑顆粒物質量濃 見度的主要因素 J.顆粒物主要通過散射和吸收 度、碳組分、離子組分與能見度的可能關系,以 影響能見度【61J,顆粒物的散射作用大約占其對 期了解造成天津市能見度下降原因,為改善區域 大氣消光系數的70%,顆粒物的消光貢獻可以達 大氣能見度,環境治理等提供依據. 到總大氣消光的90%l 1.粒徑小于2.5p.m的氣溶 膠粒子在2=0.55 ̄tm處對太陽輻射的散射明顯 1 實驗地點與采樣方法 大于粗粒子的散射作用【9].大氣能見度與總碳質 觀測地點設在天津市大氣邊界層觀測站內, 量濃度關系密切,當顆粒物總碳質量濃度提高時, 大氣能見度明顯下降【l。。.當元素碳的質量濃度高 收稿日期:2011-06-10 基金項目:環保公益性行業科研專項(201 009001-4); ̄津市科委基 于15 ̄tg/m 時會對通過吸收作用可造成能見度 金項 ̄OoJcYBJC05800) 下 I1. ’責任作者,教授,fengyc@nankai.edu.ca
408 中國環境科學 32卷 的二級質量標準限值【14],pM2II級提高到I級的過程中,相應的PMlo 5質量濃度變化趨 見度由IPM2.5質量濃度 勢與PMl0一致,且濃度較高.表明采樣期間顆粒 質量濃度分別降低了14%和37%,.進一步分析不同等級能見 物污染突出.顆粒物濃度與能見度總體上呈現反 分別降低7%和49%.PM2.5在 相關關系,即隨著顆粒物濃度的升高,大氣能見度 度下不同粒徑顆粒物間的關系表明,0中占有較大比例,隨著能見度的降低,小粒 明顯下降.當PMl0質量濃度最大達401 g/m , PM PM2tg/m3,相應的 徑顆粒與大粒徑顆粒濃度的比值明顯增an,特別 5質量濃度也達到最高值288b.PM2.5濃度占PMlo濃 能見度下降到5km以下.說明顆粒物濃度大小對 是能見度降到5km以下時,大氣能見度有顯著的影響. 度的84%.小粒徑顆粒(PM2.5)濃度是大粒徑顆粒 (PM2.5-10)4.96倍,說明大氣能見度降低的過程中 有大量的細粒子產生或累積,環境空氣中細粒子 濃度的大量增加是影響天津市能見度變化的重 要因素。 表2不同能見度等級下不同粒徑的顆粒物及主要組分 質量濃度 Table2 MassconcentrationofPMandmaincomponents f、 叁 日期 indiferent sizeunderdiferentvisibiliyltevel 圖2觀測期間內顆粒物濃度與能見度日均值變化 Fig.2 Daily variation ofPM concen ̄ion and visibility during observe period —o—PMl0一△一PM2 5一口一能見度 但是,采樣期間,3月17~18日出現了顆粒物 濃度降低大氣能見度也降低的現象.18日顆粒物 濃度與17日相比PM】0質量濃度從319.Op,g/m3 降到272.81.tg/m3,PM24 ̄g/m 降 5質量濃度從265..到227.01.tg/m3,能見度也從5.03kin顯著下降到 2.1km.這2d的日平均相對濕度分別是46%和 47%,日平均溫度分別是15.9,20.3℃,日平均風速 分別為1.31,1.06m/s,18日與17日相比,顆粒物濃 度及能見度出現顯著下降,而風速、相對濕度、 2.4能見度與顆粒物成分的關系 大氣顆粒物中的總碳成分包括有機碳和元 氣溫等氣象要素的值卻沒有明顯變化,期間也沒 有降水等天氣過程出現.因此,要比較全面地解釋 素碳,其中有機碳由排放源直接排放和二次形成 主要對光輻射起散射效應.元素碳 顆粒物污染對大氣能見度的影響,除了氣象因素 的有機碳構成,對光輻射有吸 和顆粒物濃度外,還應該分析顆粒物的粒徑及其 主要由各種燃料不完全燃燒產生,收效應.根據采樣結果分析不同能見度等級下天 2.3能見度與顆粒物粒徑的關系 津市大氣顆粒物總碳質量濃度、元素碳質量濃度 圖3):能見度在I,II,III級 將觀測期間能見度按等級劃分,統計分析相 及有機碳質量濃度分布(對應的PM】0中總碳濃度分別為 應各能見度等級下的不同粒徑顆粒物質量濃度 之間變化時,化學組分對大氣的消光作用. (表2),I級平均能見度為16.7km,II級能見度平均 l8.7,25.3,30.1 ;元素碳濃度分別為5.1,6.7, 61.tg/m3;: ̄機碳濃度分別為13.6,18.6,23.3 ̄tg/m3. 值為6.6km,III級能見度平均值為3.9kin:大氣能 7.
3期 邊海等:天津市大氣能見度與顆粒物污染的關系 可以看出,當能見度由I級降為III級時,顆粒物中 和硝酸鹽對大氣光輻射具有散射作用,環境空氣 碳組分濃度呈明顯的上升趨勢,同時,OC與EC的 中8042-和NO3-的生成和累積也是造成大氣能見 比值也從2.7上升到3.1,PM25中各組分含量隨 度下降的重要原因. 能見度變化也有類似規律.PM25中有機碳濃度 占PM10中有機碳濃度的87%,其中碳組分的變化 ..與PMl0中的變化規律一致.由于一次排放的有 機碳和元素碳具有相對穩定的相關性[I I6],因此, 這種現象說明,在能見度下降的過程中,伴隨有二 次有機碳的生成.二次有機碳的生成及在環境空 氣中的累積對大氣能見度有顯著的影響. 一 III/望v 蟥 NO3(PMIo)SO42一(PM10) NOr(PM25)SO42(VM2 5) .如 ∞ 如 }、NO3濃度變化 0 圖4不同能見度等級SO4Fig.4 Mass concentration of SO4}、NO3 at different visibiliy ltevel 囊 ■■<5kin口5 ̄10km >10km 2.5不同顆粒物成分對能見度的消光貢獻 利用美國IMPROVE研究計劃獲得的氣溶 膠消光系數計算公式【1 刀,計算天津春季大氣氣溶 膠消光系數,公式如下: aext:3f(RH)【( m4)2804+NH4NO3]+4[POM】 +10[LAC】+1[soil】+O.6[coarse mass]+10 (1) 茵 蠖 墨 |. 式中:‰為消光系數,M1"n- ;f(RH)為相對濕度 增長系數(隨RH變化)【l剮;POM為有機物,其值約 為OC的1.4倍;LAC即為吸光性碳EC;Soil為土 壤塵;Coarse mass為粗顆粒物質量(空氣空力學 粒徑大于2.5 】小于101am的顆粒). 根據公式計算各顆粒物組分對消光系數的 圖3不同能見度等級下顆粒物中碳成分質量濃度 Fig.3 Mass concentration of carbonaceous species at different visibility level 貢獻(表3),其中SO4 一散射消光的貢獻率在 10.6% ̄37.1%之間變化。平均值為28.7%.NO3-散 射消光的貢獻率在2.7%~12.7%之間變化,平均 值為6.1%.有機物散射消光的貢獻率在 l<5km口5 ̄10km >lOkm 由圖4可見,天津市顆粒物中SO42一濃度遠遠 22.5%~38.7%之間變化,平均值為27.6%.OC吸收 5%~38.7%之間變化,平均值 大于NOr,I級能見度降到II級時,NO3一和SO4 消光的貢獻率在22.離子濃度都有明顯增加.PM2.5中8042-和NO3-離 為27.6%.EC吸收消光的貢獻率在13.3% ̄27.3% 平均值為19.2%.表明觀測期間對大氣 子濃度分別是原來的3.5倍和2.3倍,PMl0中 之間變化,2-,oc和EC,其中OC對 SO4 和NO3-離子濃度分別增加3.1倍和2.3倍. 消光的主要貢獻者是804顆粒物中8042-,OC 環境空氣中8042-和NO3-主要是由其前體物SO2 大氣消光的貢獻要大于EC.和NOx通過大氣化學反應產生,顆粒物中硫酸鹽 和EC是對大氣能見度消光的主要組分,這一結
410 中國環境科學 32卷 果與廣州類似【 l,改善大氣能見度應主要控制造 研究【J】.氣候與環境研究,2006,11(6):733—738. 【1O】張索敏,王贊紅,張榮英,等.石家莊市大氣能見度變化特征及其 成大氣氧化性增強及二次顆粒物生成的前體物. 表3不同顆粒物組分對消光系數的貢獻(o/o) Table 3 Contribution of particulate components to 與大氣顆粒物碳成分的關系【J].河北師范大學學報/自然科 學版,2008,32(6):825—833. [1 1】Deng Xuejiao,Tie Xuexi,Wu Dui,et a1.Long—ertm trend of visibility andits characterizationsinthe PearlRiverDelta(PRO) region,China嘰.Atmospheric Environment,2008,42(7):1424— atmospheric extinction coefficient(%) 143j. 【12】吳彬貴,解以揚,吳丹朱,等.京津塘高速公路秋冬季低能見度及 應對措施[J1.自然災害學報,2009,18(4):12—17. [13】QX/T 113—2010霾的觀測和預報等級【S】. 【14】GB 3095—1996環境空氣質量標準【s】. 【15】吳琳,馮銀廠,戴莉,等.天津市大氣中PMI()、PM2 s及其碳組 3結論 分污染特征分析[J】.中國環境科學,2009,29(11):l134—1139. 【16】葉文嬡.大氣顆粒物中二次有機碳估算方法的研究與比較【D】. 3.1 顆粒物質量濃度與能見度變化呈負相關, 度的降低小粒徑顆粒與大粒徑顆粒濃度的比值 天津:南開大學,2011. 小粒徑顆粒對能見度的作用明顯,而且隨著能見 【17】Sitfer J F,Maim W C.Interpretation of tendsr of PM2 5 and reconstructed visibility from the IMPROVE network【J】.J.Air 明顯增加.能見度與顆粒物中總碳質量濃度變化 呈負相關. 3.2觀測期間SO42-,NO3-,Of和EC對大氣消光 Waste ManagAssoc.,2O00,50(5):775—789 [18】Maim W C,Derek E D.Estimates of aerosol species scatteirng characteristics as a function of relative humidiy啊.Attmos. Environ.,2001,35:2845—2860 貢獻率平均為28.7%,6.1%,27.6%和19.2%.表明 【l9】陶俊,張仁健,許振成,等.廣州冬季大氣消光系數的研究[J】. 顆粒物中8042-,OC和EC是對大氣能見度消光 氣候與環境研究,2oo9,14(5):484-490. 的主要組分,其中硫酸鹽濃度對能見度影響最大, 1959一),男,天津人,副研究員,主要研究方向是大 其次為有機碳濃度、元素碳濃度,硝酸鹽濃度對 作者簡介:邊海(能見度的影響相對較小. 氣物理與環境.發表論文5篇. 參考文獻: …1 Doylem Doding S.Visibility trends in the UK 1950~1997【J】. Atmos—phefic Environment,2002,36(19):3163—3172. 【2】林盛群,林莽,萬軍明,等.香港大氣能見度與污染物長期變化 的特征和相互關系[J].中國環境科學,2009,29(4):35 1—356. 【3】徐政,李衛軍,于陽春,等_濟南秋季霾與非霾天氣下氣溶膠光 學性質的觀測【J】.中國環境科學,2011,3I(4):546—552. [4 孫4】霞,銀燕,孫玉穩,等.石家莊地區春季晴、霾天氣溶膠觀測 研究田.中國環境科學,2011,31(5):705—713. 【5 王淑英,5】張小玲,徐曉峰.北京地區大氣能見度變化規律及影響 因子統計分析 .氣象科技,2003,31(2):109—114 [6】 韓素芹,張裕芬,李英華,等厭滓市春季氣溶膠消光特征和輻射 效應的數值模擬陰.中國環境科學,2011,31(1):8—12. [7】 陳義珍,趙丹,柴發合,等廣州市與北京市大氣能見度與顆粒 物質量濃度的關系[J].中國環境科學,2010,30(7):967-971. [8】劉新民,邵敏.北京市夏季大氣消光系數的來源分析[J].環 境科學學報,2004,24:185—189. 【9】劉新罡,張遠航,曾立民,等.廣州市大氣能見度影響因子的貢獻
本文發布于:2024-02-21 07:08:11,感謝您對本站的認可!
本文鏈接:http://www.newhan.cn/zhishi/a/1708470491146014.html
版權聲明:本站內容均來自互聯網,僅供演示用,請勿用于商業和其他非法用途。如果侵犯了您的權益請與我們聯系,我們將在24小時內刪除。
本文word下載地址:天津市大氣能見度與顆粒物污染的關系.doc
本文 PDF 下載地址:天津市大氣能見度與顆粒物污染的關系.pdf
| 留言與評論(共有 0 條評論) |