跨奥运期间北京市细颗粒物(PM2.5)浓度变化特征及影响因素分析

摘要

为保障2008年北京奥运会期间优良的环境空气质量，北京市开展并实施了多项严格的环境空气质量保障措施，并联合河北省、山东省、山西省、天津市及内蒙古自治区等周边共六省市区采取了区域联防联控措施。对电力、水泥、建材等主要污染行业进行控制，淘汰落后产能与工艺；对大型火电厂等重点工业污染源的排放和污染控制设施的运行进行实时监控。
　　本文根据2008年跨奥运期间北京市的PM2.5和在线观测气体污染物SO2、NOx、CO、O3质量浓度、气象观测资料以及同期奥运前后年份、时段等资料，分析了北京市空气中PM2.5的污染特征及其影响因素(气象因子)的相关关系。另外，重点对一次典型污染过程做了详尽的分析。本文的主要研究内容与结论如下:
　　① PM2.5的质量浓度变化:跨奥运7个阶段的对比，总体上奥运阶段的环境空气质量最好，PM2.5的质量浓度最低；2007~2009年奥运同期，以2008年奥运会期间质量最优，2009年污染物的浓度出现一定程度反弹；奥运会阶段，PM2.5的质量浓度变化幅度明显比2007年同期和缓，除奥运前期8月8日~8月10日浓度偏高外，其他时段均维持在相对较低水平；
　　PM2.5的无机离子组分及与气态污染物的相关性：PM2.5中水溶性无机离子相对含量最高的三种离子是SO42-、NO3-和NH4+。PM2.5中SO42-、NO3-与环境空气中SO2和NO2的变化趋势较好。SOR值和NOR值均大于0.1，表明SO2和NO2气体较多转化为二次气溶胶颗粒。
　　② PM2.5质量浓度与气象要素的相关性:PM2.5与大气能见度表现出较好的负相关性；能见度与 PM2.5在相对湿度70％～80％之间相关性最好；能见度与PM2.5质量浓度的拟合曲线在大约0.05mg/m3处是一个分界，当PM2.5<0.05mg/m3时，随着PM2.5降低，能见度迅速升高。降水对颗粒物有非常显著的清除作用，累积降水量与 PM2.5质量浓度呈现出很好的负相关关系。PM2.5质量浓度也同时受到风速风向等其他气象因子的影响。一般当风速小于2m/s时，两者的相关性不很明显，但风速超过2m/s时，高风速往往对应着相对较低的颗粒物浓度。偏南气流易导致上风向的细颗粒物向北京输送堆积。通过Hysplit气流后向轨迹模式分析污染物的来源，结果表明北京的细颗粒物主要来自南部的河北及山东等地区。
　　③奥运前期北京市一次典型颗粒物生消过程分析:分析了奥运前期北京市一次典型颗粒物生消过程PM2.5浓度与天气形势、气象因素以及边界层结构等的关系。结果表明:此次污染过程中，随着PM2.5质量浓度的升高，PM2.5/PM10值也不断加大，颗粒物呈现逐步老化；主要受大尺度的天气背景影响，近地面的小风静风、高湿等气象条件不利于污染物的扩散；该过程持续的偏南气流将河北及山东的部分污染物带入北京；混合层高度与温度层结等对污染过程的演变存在重要影响，当近地面存在逆温和等温层时，大气稳定不利于垂向扩散。

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1. 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究综述

1.3 研究重点和技术路线

2. 数据来源及研究方法

2.1 质量浓度与地面气象数据

2.2探空数据

2.3后向轨迹

3. 奥运保障措施及跨奥运期间PM2.5的污染特征

3.1区域联防联控措施及污染物减排

3.2 跨奥运期间环境空气质量对比分析

3.3 2007年~2009年跨奥运同期环境空气质量年际变化

3.4 奥运会期间PM2.5浓度及组分

3.5 小结

4. 影响PM2.5污染特征的因素

4.1 无机离子组分与气态污染物的相关性

4.2 PM2.5浓度与气象因子的相关性

4.3 气流后向轨迹聚类分析

4.4 小结

5.一次典型PM2.5污染过程分析

5.1 近地面PM2.5的累积清除过程

5.2 典型过程的成因分析

5.3 小结

6.结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢