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北京及太行山东麓河北三城市大气污染联合观测与比对分析研究

吴莹  
【摘要】:随着中国经济的发展和城市化进程的日益加快,城市群区域大气复合污染问题日趋严重,已经严重影响到人类生存环境和全球气候变化。以北京为中心的京津冀-环渤海地区就是其中最具有代表性的大气污染严重的城市群区域之一。对该区域大气污染物进行长期有效的观测,有助于了解区域大气复合污染形成的原因,为区域制定有效的大气污染协同防控策略以及经济可持续发展计划提供部分科学的环境基础数据。本硕士学位论文选取了京津冀城市群北京及河北省涿州、保定和石家庄——即北京西南方向太行山东麓山前平原区域为研究对象,对大气污染物NO-NO2-NOx、O3、SO2和PM10进行了联网观测,分析了2009年7月~2011年2月该区域四个城市大气污染水平和污染物浓度的日变化、季节变化,比对了城市间同类型大气污染物浓度变化的异同点,探讨了形成不同变化规律的原因;并初步探讨了观测时段污染源和天气型对区域大气污染的影响;同时利用HYSPLIT模式解析了不同季节影响北京大气质量的气流轨迹。本文通过对太行山东麓四个典型城市大气污染联网观测研究,得出以下主要结论: 1.研究区域内首要污染物为可吸入颗粒物。受局地源影响,石家庄大气PM10污染最为严重,SO2平均浓度亦居四城市之首;受排放源强度影响,北京NOx平均浓度最高,涿州最低;受北京和石家庄排放前体物的双重影响,保定大气二次污染物O3平均浓度最高。 2.区域内四城市大气NOx浓度均表现出双峰型日变化特征,春夏季节NOx浓度日变化幅度较小,秋冬季日变化幅度较大。O3浓度日变化呈明显单峰型,其日较差按照夏季、春季、秋季和冬季依次递减。四城市春、夏、秋季节SO2浓度呈现单峰型日变化特征,冬季23:00左右出现第二次高峰。PM10日变化呈现双峰型特征,峰值出现的时间与NOx相近。 3.季节变化分析得知,各气体浓度均值均具有显著的季节差异。NOx主要表现为冬季秋季春季夏季;O3表现为夏季春季秋季冬季;SO2呈现冬季最高,夏季最低的季节特征;而PM10无固定的季节变化特征。 4.2009年7月17~31日华北区域发生2次连续的污染过程,偏南弱风、高温和高湿加之西侧高山的阻挡,是造成该区域污染物持续积累和长时间超标的重要原因;受西南气流影响,该地区污染物对北京空气质量有明显影响,整个区域呈现严重的颗粒物污染特征。 5.春季、夏季和秋季周边城市对北京空气质量影响显著,此类气团传输速度慢,途经区域一次排放严重,污染物容易积累,空气质量迅速恶化;偏北气流由于气团发源地较干净,传输速度快,污染物不容易累积,空气质量较好。冬季北京主要受偏北气流影响,由于采暖,氮氧化物浓度居高不下,污染较严重。


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