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北京夏、秋季近地面O3特征观测研究

刘玉彻  
【摘要】:北京是我国政治、文化、经济的中心,特别北京作为2008年夏季奥运会的主办城市,其大气环境质量更令世人瞩目,尽管北京已通过集中整治空气质量已有了长足的改善。但仍有不少大气污染问题有待解决。其中除了细粒子污染问题,光化学烟雾亦是一个十分重要的环境问题,为此本文针对夏季O3污染以及十三陵地区高O3浓度两个问题进行了观测研究。2001年9月7日~17日在北京城区舞蹈学院楼顶和十三陵地区昭陵进行了一次以O_3为主并结合其前体物的城乡综合比对实验。另分别在2002年和2003年夏季各选择了三个测点进行了以O_3为主的观测实验,以探讨夏季高O_3污染时O_3前体物特征。观测仪器全部使用美国TE公司的SO_2、O_3、NO_x和CO自动监测仪,所有资料获取和整理分析都在严格的质量控制条件下进行。结果表明: 1.高O_3污染是北京夏季重要的大气污染问题。2002年夏季观测试验期间舞蹈学院、朝阳和顺义三个测点O_3超标率分别为35%、25%、10%。2003年夏季观测试验期间培训中心、奥体中心、南郊观象台三个测点O_3超标率分别为33.3%、66.7%、48%。 2.北京夏季白天如果是晴天或者多云,当NO_2/NO比值超过一定值,其值出现时间在16:00以前,那么一般当日就会有O_3浓度超标现象出现。这个临界值大小不同测点、不同年份有所不同,有必要进一步验证。 3.在一定情况下当VOC浓度高则相应的O_3浓度也较高,但它有时还受NO_2/NO的制约。 4.郊区O_3浓度日均值普遍大于城区O_3日均值,郊区白天O_3浓度略高于城区,城区夜间地面O_3浓度远低于郊区。其主要原因在于城区夜间NO浓度维持相对高值,其通过滴定过程大量消耗O_3所致。 5.无论城区或郊区当小时平均NO浓度大于10ppb(体积混合比)时,相应小时平均O_3浓度接近于零。 6.NO_2/NO低值区对应于地面O_3低浓度,城区夜间NO_2/NO值低于郊区。 7.用一维光化学模式,基本模拟出静稳天气条件下2001年9月9日几个主要大气污染物种:O_3、NO、NO_2、CO,以及SO_2的日变化特点,并解释了影响O_3及NO、NO_2、CO和SO_2日变化的控制因子作用。初步分析认为,地面O_3对NMHC的变化很敏感。NMHC的增加或减少,将会造成O_3的明显改变。NO、NO_2主要受光化学控制,而CO、SO_2主要受大气的动力输送控制。造成9月9日夜间20:00~23:00一次污染物NO、CO和SO_2浓度急剧升高的原因是由于夜间稳定情况下,大气的垂直扩散减弱,污染物在底层积累造成的。由于实际大气中,影响O_3生成和损耗的机制很复杂,同时大气的平流输送是影响O_3及其他污染物分布的重要因素。用一维模式虽然能够揭示出影响O_3变化的几个因子的作用,但要深入分析O_3产生和消耗机制,还需要用三维模式。总之,


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