收藏本站
《南开大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

天津市区PM_(2.5)污染特征及灰霾等级评价方法研究

古金霞  
【摘要】:灰霾是颗粒物和气体污染物导致的可察觉到的能见度降低的污染天气现象。灰霾对生态、气候和经济产生严重影响,亦导致很多环境和健康效应,已引起社会及公众的普遍重视。灰霾现象产生的本质原因是颗粒物和气体污染物的消光作用,其中细颗粒物的散射消光占总消光的比例最大,同时气象条件也是影响灰霾的另一重要因素。准备发布的气象行业标准《霾(灰霾)‘的观测和预报等级》仅由气象视距划分灰霾的污染等级。环保部门应用API指数(包括:SO2、NO2、PM10)考察环境空气质量。这就造成现有的空气质量评价体系不能描述由细粒子引起的灰霾现象。 本论文针对灰霾这一热点问题展开研究,对影响灰霾的细颗粒物的化学、物理特征以及细颗粒物与气态污染物和气象因子的关系进行研究。测定PM2.5中的8种水溶性无机离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、SO42-)、14种无机元素(Si、Al、Mn、Mg、Ca、Cu、Zn、Fe、Pb、Cr、V、Ni、Co、Cd)和PM2.5和PMlo中碳组分(OC、EC)考察化学特征。应用积分式浊度仪测定颗粒物的散射消光系数以考察物理特征,并探讨气象因子对颗粒物物理、化学特征的影响。进而将影响灰霾形成和发展的污染物和气象因素同时考虑在内,应用灰色聚类方法,构建了灰霾的等级评价方法以综合反映灰霾的污染程度,此方法比单纯的气象视距划分灰霾等级更加全面。该方法将为环保部门制定行业标准、防控灰霾提供技术支撑。论文的主要研究结果如下: (1)2008年,春、夏、秋、冬季天津城区PM25质量浓度分别为73.1μg/m3、80.5μg/m3、109.6μg/m3禾123.8μg/m3。PM2.5质量浓度日变化呈早晚高、白天低的变化趋势,且与环境相对湿度、S02、N02的日变化趋势一致,呈较好的正相关性,而与风速、温度、03表现为负相关。 (2) SO42-、NO3-、NH4+和Cl-是PM2.5中的主导性离子组分,占总离子质量分数依次为47.3%、25.4%、12.9%和8.8%。春、夏、秋和冬季∑阴/∑阳的比值分别为1.10、1.13、1.12和1.88,表示春、夏和秋季阴阳离子基本处于平衡状态,接近中性,显示偏酸性,冬季酸性加重。NH4+/(2*SO42-)平均比值接近1.0,显示硫酸氨是细粒子中硫酸盐的主要存在形式。NO3-/SO42浓度比的平均值为0.65,反映了燃煤污染与机动车尾气污染并存的复合型大气污染特征。硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)的平均值分别为0.15和0.23,显示存在S02和N02的二次转化过程。 (3)无机元素中地壳元素的含量超过90%,以Si的含量最丰富,是天津细颗粒物中含量最丰富的无机元素组分。其他元素浓度的排列次序随季节的变化略有差异,一定程度上反映了颗粒物来源的变化。通过相关性分析、聚类分析、主成分分析和富集因子多种方法的分析,体现了土壤尘源、建筑尘源、机动车尾气、燃煤和工业排放的联合效应。 (4)OC与EC的浓度值在冬季和秋季的值较高,而在春季和夏季相对较低。这种季节性的变化可归结为污染源排放和气象因子的共同作用。最小值法估算的PM2.5和PM1o中二次有机碳(SOC)年均浓度分别为14.9μg/m3和23.4μg/m3,分别占PM2.5、PM10中OC质量浓度的61.7%和61.2%,表明二次有机碳对天津有机气溶胶有重要贡献。通过对8个碳组分(OC1、OC2、OC3、OC4、EC1、EC2、EC3和OP)的分析得出生物质燃烧、碳燃烧和机动车尾气是天津碳组分的主要贡献源。 (5)颗粒物的散射效率随季节的不同存在明显变化,在冬季达到最大值。并根据颗粒物的散射消光特征日变化趋势总结出天津市颗粒物的散射消光类型可划分为:双峰型、单峰型和平滑型三类。有机物质、元素碳和硫酸盐是导致颗粒物消光的主要化学物种。 (6)根据天津市2003-2007年灰霾日气象因子和污染物浓度资料,应用主成分分析方法得出影响灰霾的主要因子是污染物中的SO2、PM10和气象因子中的相对湿度、总云量、风速共5个量。并根据频数统计划分了各气象因子的分级标准。基于灰色聚类理论构建了天津市灰霾等级评价方法。天津市灰霾等级划分结果表明:春、夏、秋和冬季各季节的中度灰霾所占的比例均最大,轻度灰霾大多出现在春季和夏季,而重度灰霾在冬季所占比例最大。
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X513

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨圣杰,陈莎,袁波祥;北京市2.5μm小颗粒大气气溶胶特征及来源[J];北方交通大学学报;2001年06期
2 张金娜;董海燕;白志鹏;张裕芬;解以扬;;天津初夏大气气溶胶粒度谱分布特征[J];城市环境与城市生态;2007年05期
3 厉彦玲;;基于灰色聚类分析方法的生态环境质量综合评价模型[J];测绘科学;2007年05期
4 王淑兰,柴发合,张远航,周来东,王琴玲;成都市大气颗粒物污染特征及其来源分析[J];地理科学;2004年04期
5 付培健,王世红,陈长和;探讨气候变化的新热点:大气气溶胶的气候效应[J];地球科学进展;1998年04期
6 罗云峰,周秀骥,李维亮;大气气溶胶辐射强迫及气候效应的研究现状[J];地球科学进展;1998年06期
7 宋燕;徐殿斗;柴之芳;;北京大气颗粒物PM10和PM2.5中水溶性阴离子的组成及特征[J];分析试验室;2006年02期
8 孟宪林,孙丽欣,周定,胡松涛;灰色理论在环境质量评价中的应用与完善[J];哈尔滨工业大学学报;2002年05期
9 白志鹏;董海燕;蔡斌彬;朱坦;姚学祥;;灰霾与能见度研究进展[J];过程工程学报;2006年S2期
10 邵龙义,时宗波,黄勤;都市大气环境中可吸入颗粒物的研究[J];环境保护;2000年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田文勇;李冬梅;;阿坝州三大产业发展对经济增长的影响分析[J];阿坝师范高等专科学校学报;2011年03期
2 李孜军;灰色系统基本方法及其在矿井通风中的应用[J];四川有色金属;1996年03期
3 彭建政;何广杰;周灵源;;灰色聚类方法在建筑结构鉴定中的应用[J];四川建筑科学研究;2005年06期
4 梁本亮;刘建新;;基于灰色关联的混凝土结构耐久性影响因子分析[J];四川建筑科学研究;2009年04期
5 杨开云;冯卫;王亮;朱峰;;多目标决策灰色关联投影法在建筑工程投资决策中的应用[J];四川建筑科学研究;2009年05期
6 杨攀;张宇;;灰色控制系统理论在火灾预测中的应用[J];安防科技;2006年03期
7 郑亮;蒋志雨;;铝粉厂粉尘爆炸危险性影响因素的灰关联分析[J];安防科技;2009年08期
8 齐新安;朱祖林;;安徽电大远程开放教育专业招生规模与发展态势的灰关联分析[J];安徽广播电视大学学报;2007年03期
9 项伟;周加来;;安徽省县域经济与市域经济的时空耦合协调发展研究[J];安徽广播电视大学学报;2010年03期
10 汪周生;;外部环境因素与合肥会展经济发展关联效应的实证分析[J];安徽广播电视大学学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄孝鹏;龚亲华;李振宇;许甜甜;;中国古代决策思想与现代决策科学的融合与发展[A];安徽省管子研究会2011年年会暨全国第六届管子学术研讨会交流论文集[C];2011年
2 连悦;刘文清;张天舒;刘建国;;气溶胶粒谱分析仪的设计制造研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 杨辉;刘文清;刘建国;陆亦怀;赵南京;江庆伍;曲卫平;;便携式边界层气溶胶监测激光雷达[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
4 刘增东;刘建国;王蓓;黄书华;韩道文;冯巍巍;陆亦怀;;北京地区颗粒物浓度垂直分布特性研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
5 王益柏;赵树红;费建芳;张根生;胡晓华;;一个基于空气质量模式的耦合沙尘模式系统:模式介绍与初步检验[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
6 冯羽;马凤山;魏爱华;赵海军;郭捷;;灰色系统与神经网络组合模型在地下水水位预测中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
7 邢永强;;河南省生态环境承载能力与可持续发展研究体系架构研究[A];河南地球科学通报2008年卷(中册)[C];2008年
8 黄碧春;;灰色系统理论在建筑物变形分析中的应用[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[C];2011年
9 李鹏;张成军;张东兴;赵同科;刘宝存;李顺江;张军;李新荣;;以自然辩证法为指导 建设资源节约型、环境友好型社会[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
10 翟秋敏;袁媛;路晓芳;王广华;;开封市近地层PM_(10)、PM_(2.5)中金属元素垂直分布特征研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓辉;中国产业结构的动态投入产出模型分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘洪斌;节能减排政府责任保障机制研究[D];中国海洋大学;2010年
3 魏光明;我国环境税收问题研究[D];中国海洋大学;2010年
4 赵昕;海洋灾害补偿基金设计研究[D];中国海洋大学;2010年
5 王颖;复杂下垫面下空气污染数值模拟研究[D];兰州大学;2010年
6 王曙辉;旋转式连续微波再生微粒捕集器再生机理及结构优化研究[D];湖南大学;2010年
7 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
8 董凤娟;注水开发阶段的储层评价与油水分布规律研究[D];西北大学;2010年
9 徐思琦;大气气溶胶中碘、溴的形态分布、来源及其环境意义[D];中国科学技术大学;2010年
10 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘慧;杏鲍菇优良杂交子的初步选育[D];华中农业大学;2010年
2 杜金龙;土地利用变化及其对生态系统服务价值影响研究[D];华中农业大学;2010年
3 陆庆;纳米硅胶表面分子印记聚合物的制备及其在毒死蜱农药残留检测中的应用[D];南京医科大学;2010年
4 马志峰;我国高职院校融资问题研究[D];河北大学;2009年
5 朱浩锋;新疆包尔图铜矿床地质地球化学特征及深部预测[D];河南理工大学;2010年
6 乐志军;新朝川矿矿井水分布规律研究与防治对策[D];河南理工大学;2010年
7 刘文伍;杉木树矿井瓦斯地质规律及瓦斯预测研究[D];河南理工大学;2010年
8 段守军;煤炭资源潜力评价研究[D];河南理工大学;2010年
9 黄丹;郑州市区深部地热资源水利用优化配置[D];河南理工大学;2010年
10 王晓彬;新安井田瓦斯赋存规律研究[D];河南理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈义珍;柴发合;魏强;;北京市冬季气溶胶粒子尺度谱分布研究[J];安全与环境学报;2006年01期
2 纪飞,秦瑜;东亚沙尘暴的数值模拟[J];北京大学学报(自然科学版);1996年03期
3 郑大威,方方,郑菁英,钟儒刚,戴乾圜;北京市区交通干线路口大气中PAHs污染情况测定[J];北京工业大学学报;1997年01期
4 刘洁,冯银厂,朱坦;总量控制在环境管理中应用[J];城市环境与城市生态;2003年01期
5 薛联青,吕锡武,崔广柏;复合生态系统非线性累积效应响应因子的阈值模型[J];城市环境与城市生态;2003年06期
6 张金娜;董海燕;白志鹏;张裕芬;解以扬;;天津初夏大气气溶胶粒度谱分布特征[J];城市环境与城市生态;2007年05期
7 陈伟清;灰色预测在建筑物沉降变形分析中的应用[J];测绘科学;2005年05期
8 陈思龙;陈桂元;尹华川;赵大为;徐放;张冬保;高世东;孟梅;任丽新;;重庆大气颗粒物与酸性降水关系研究[J];重庆环境科学;1991年05期
9 彭中贵,陈军,孟小星,刘远立,张毅,孟梅;重庆大气气溶胶污染现状与回顾[J];重庆环境科学;2000年01期
10 王起超,李东侠,方凤满;长春市空气中总悬浮微粒分布规律及来源的探讨[J];地理科学;2002年03期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026