北京大气污染特征研究

论文摘要

为了了解北京大气污染状况,评估奥运前及奥运中实行的控制措施对北京地区大气污染治理的长期效果,我们于2009年8月1日-8月31日在北京环境科学研究院建立了观测站,利用03分析仪、S02分析仪、NOx分析仪、CO分析仪、黑碳仪（BC）和自动气象监测站,进行了为期一个月的实时在线监测,同时,利用双通道气溶胶采样仪对大气颗粒物PM10与PM25进行采样,并利用离子色谱分析了颗粒物中的水溶性离子成分。同时对气体污染物和大气颗粒物的浓度水平、颗粒物中水溶性组分的浓度水平及其随时间的变化规律、以及能见度与气态前体物和气象条件的关系进行了系统的研究,并与同期的观测数据。得出结论如下：1.2009年8月北京地区一次性气体污染物NO、SO2、CO的小时浓度平均值分别为：6.5 ppb、4.5 ppb和1.3 ppm; O3、NO2、NOx、NOy的小时浓度平均值分别为：30.7 ppb、33.5ppb、40.5ppb和56.3 ppb；PM25中BC以及气溶胶散射消光系数小时浓度平均值分别为为6872 ng/m3和568 Mm-1；大气颗粒物PM10与PM25平均值分别为176.9μg/m3和102.5μg/m3。2.2009年8月北京地区整体空气质量比奥运前有所改善,但比2008年同期有所下降。观测期间北京及周边地区S02污染浓度除个别地区有所回升外,大部分地区仍呈现出下降趋势；但N02观测浓度较2005-2008年骤升；PM1o日均质量浓度比2008年奥运同期观测值上升了180%,比2007年奥运期间观测值降低了10%；PM25日均质量浓度比2008年奥运期间观测值上升了126%,比2007年奥运期间观测值上升了31%。3.2009年8月北京地区PM10、PM2.5中总水溶性离子质量浓度为82.0μg/m3和62.9μg/m3,分别占PM10、PM2.5质量浓度的43.1%和61.4%,二次离子SO42-、N03-和NH4+是颗粒物中的主要水溶性离子。大气颗粒物PM25中总水溶性离子质量浓度占PM10中总水溶性离子质量浓度的77%,SO42-、NO3-和NH4+主要分布在细粒子中,而Mg2+、Ca2+等一次离子在PM1o中的含量较高。4.天气条件对北京市空气质量影响很大。风向风速对颗粒物质量浓度有很大影响,其中风速为0.5-1.0m/s的东南风条件下北京地区大气颗粒物污染最为严重。PM10、PM2.5质量浓度和PM2.5/PM10值与相对湿度有较好的相关性。频繁的湿沉降是观测期间北京地区大气颗粒物浓度降低的主要原因。大气能见度受相对湿度、大气颗粒物浓度及颗粒物中水溶性离子浓度等多种因素共同影响。5.观测到北京地区2009年8月PM25中SOR和NOR平均值分别为0.61和0.14,说明大气中SO2和NO2发生了二次转化。5O42-质量浓度夜间低于日间,而NO3-质量浓度夜间高于日间,表明夏季日间高O3浓度及强太阳辐射的情况下有利于SO2向SO42-的二次转化,而夜间在高湿度的条件下有利于NO2向NO3-的二次转化。6.对比发现,污染天气条件下PM2.5质量浓度为清洁天气的3.9倍,PM10质量浓度为清洁天气的2.4倍,污染天气条件下PM2.5/PM10值明显升高,说明细粒子浓度升高是引起颗粒物污染的主要原因。此外,污染天气条件下NO3-/SO42-比值升高,表明移动源是北京地区主要的污染物来源。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 大气污染的相关定义及危害
• 1.1.2 大气污染的来源
• 1.1.3 我国对大气污染的治理措施
• 1.2 大气颗粒物概述
• 1.2.1 大气颗粒物对人体健康、能见度及气候的影响
• 1.2.2 大气颗粒物的来源
• 1.2.3 大气颗粒物研究现状
• 1.3 研究目的、意义与研究内容
• 1.3.1 研究选题来源
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 采样地点和时间
• 2.2 实验仪器
• 2.2.1 气体分析和测定仪器
• 2.2.1.1 气体分析和测定仪器
• 2.2.1.2 分析质量保证与控制
• 2.2.2 黑碳（BC）仪
• 2.2.3 气溶胶散射仪
• 2.2.4 气象参数
• 2.2.5 气溶胶样品采样仪
• 2.3 大气颗粒物质量浓度测定方法
• 2.4 大气颗粒物中水溶性离子分析方法
• 2.4.1 离子色谱法简介
• 2.4.2 分析质量保证与控制
• 第三章 北京市大气污染物的总体污染特征
• 3.1 气相条件
• 3.2 污染物总体污染状况
• 3.2.1 气体污染物污染状况
• 3.2.2 大气颗粒物污染状况
• 3.2.3 污染物达标情况
• 3.3 大气污染物与同期相比较
• 2月均浓度对比'>3.3.1 SO₂月均浓度对比
• 2月均浓度对比'>3.3.2 NO₂月均浓度对比
• 3.3.3 大气颗粒物日均浓度对比
• 3.4 污染物浓度随时间变化规律
• 3.4.1 气体污染物的时间变化规律
• 3.4.2 气体污染物的日变化特征
• 3.4.3 大气颗粒物的时间变化规律
• 3.5 大气污染物之间的相关性
• 3.5.1 气体及颗粒物浓度之间的相关性
• 3.5.2 大气颗粒物与气象条件之间的相关性
• 3.6 光化学污染个例研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 大气颗粒物中水溶性离子污染特征研究
• 4.1 大气颗粒物中水溶性物种总体污染情况
• 4.1.1 大气颗粒物中主要水溶性离子组分及浓度
• 4.1.2 水溶性离子浓度对比
• 4.2 水溶性离子的组成
• 4.2.1 水溶性物种的离子平衡情况
• 4.2.2 水溶性离子的相关性
• 4.3 硫酸盐和硝酸盐
• 4.3.1 硫氧化率和氮氧化率
• 4^2-与NO₃^-的形成机制'>4.3.2 SO₄^2-与NO₃^-的形成机制
• 3^-]/[SO₄^2-]'>4.3.3 [NO₃^-]/[SO₄^2-]
• 4.4 天气条件对大气颗粒物中水溶性离子的影响
• 4.5 大气能见度与各影响因素之间的相关性
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表