云贵高原清洁大气背景下贵阳市大气复合污染变化及气象影响研究

摘要

云贵高原地处我国西南地区，作为中国四大高原之一，由于地理位置较为偏远，故相较于我国中东部城市化与工业化发展所导致严重的空气污染而言，云贵高原整体呈现较为清洁的大气环境。但随着西部开发加速，近年来城市环境问题逐步凸显，因此为保护这一区域的良好生态环境，云贵高原城市空气质量变化亟待展开深入研究。贵阳作为贵州省会位于高原东侧，具有典型中低纬度高原地形城市代表性，利用2013-2016年环境监测站SO2、NO2、CO、O3、PM10和PM2.5观测资料、地面气象观测站点资料、探空站资料、MODIS卫星遥感AOD资料、太阳直接辐射资料、城市常住人口以及能源消耗总量统计数据，研究云贵高原区域大气环境背景、贵阳市空气质量时空变化特征、大气复合污染特征及气象条件变化，以全面认识云贵高原城市大气环境变化及气象因子的影响。本文的主要内容及结论如下: (1)云贵高原地区拥有清洁的大气环境，整个区域AOD多年均值小于0.2，季节特征表示为春季＞冬季＞秋季＞夏季。大气污染物SO2、NO2、O3、PM2.5和PM10空间分布浓度整体表现为西低东高，且受四川盆地、南亚及珠三角西北部污染物区域传输影响明显。海拔走势对AOD梯度作用凸显高原独特地形效应。 (2)贵阳作为云贵高原典型城市，与同时期长三角重点城市南京相比整体大气污染水平较低，大气污染物SO2浓度偏高。近四年SO2、NO2、CO、PM10和PM2.5浓度均呈现逐年下降，但O3表现为显著升高，O3、PM10和PM2.5超标率分别为0.5％、4.9％和10.3％。工业在城市空气质量中仍占主导作用，除地面O3浓度呈现郊区＞居民区＞工业区外，其他大气污染物地面浓度均表现工业区＞居民区＞郊区。 (3) PM2.5/PM10值季节变化与南京市较为一致，表现为冬季(0.65-0.82)＞秋季(0.57-0.70)＞春季(0.53-0.68)＞夏季(0.42-0.58)。大气氧化性OX以O3占主导，贡献为0.63，尽管城市大气氧化性OX处于较低水平，但二次颗粒物PM2.5具有高转化率，峰值可达44.62μg/m3，占比为54.16％。白天8-20时O3和PM2.5夏、冬季表现显著相反关系，冬季PM2.5浓度增加抑制O3形成;夏季太阳直接辐射强，大气强氧化性促进O3浓度升高导致二次污染物PM2.5增加。 (4)贵阳存在类似于四川盆地稳定大气静风区，风速处于0.5至1.8 m/s之间;夏季风降水丰富，冬季风降水匮乏，累计降水量分别为416.65和67.22 mm;8时年平均边界层高度为1234.7 m，其中夏季可达1489.2 m，冬季为819.2 m，20时年均、夏季和冬季边界层高度依次为866、995.4和666.3m。大气污染过程呈现四类典型地面天气形势控制，以高压后部控制为主占45.5％。气温、气压、太阳辐射及大气边界层高度是影响城市空气质量的主要气象因素，复杂地形背景下静稳大气状态造成风场对污染物传输能力较弱。高原季风气候特征导致夏季降水对PM2.5具有显著清除作用、冬季降水影响表现气溶胶吸湿与清除作用并存。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1引言

1．2城市大气环境变化

1．3大气复合污染研究

1．4空气质量变化的气象影响

1．5云贵高原气候及大气环境特征

1．6研究内容及目的

第二章资料和方法

2．2环境气象观测资料

2．3分析方法

第三章云贵高原清洁大气环境特征

3．1云贵高原AOD分布特征

3．2区域城市空气质量变化

3．3高原地形大气环境效应

3．4本章小结

第四章贵阳市空气质量时空变化分析

4．1污染物时间变化特征

4．2城市不同功能区大气污染特征

4．3空气污染频次及超标率

4．4本章小结

第五章贵阳市大气复合污染物PM2．5与O3变化特征

5．1二次颗粒物PM2．5特征

5．2 PM2．5与O3复合污染观测分析

5．3大气复合污染PM2．5与O3相互作用机理分析

5．4本章小结

第六章大气污染变化的气象条件影响分析

6．1近年气象条件变化特征

6．2贵阳市大气污染主要天气学分型

6．3气象因子对大气污染物作用

6．4东亚季风性降水变化对贵阳市PM2．5影响

6．5本章小结

7．1主要结论

7．2特色与创新

7．3未来展望

参考文献

致谢

作者简介