京津地区大气细颗粒物PM2.5的时空变化特征及来源研究

摘要

为了对京津地区PM2.5质量浓度长期的时空变化特征及来源有更深入地研究，本论文基于中国环境科学研究院站点和天津武清野外大气观测站点的观测实验，详细阐述了两地区对PM2.5质量浓度的监测方法，对两地区所用实验仪器的工作原理、操作规程及日常维护工作进行了全面地描述，并对实验过程及实验数据的质量保证和质量控制作了系统的介绍。
　　根据中国环境科学研究院站点观测得到的2007年8月-2014年7月PM2.5质量浓度数据，分析了这期间北京地区PM2.5质量浓度的时间变化特征及来源。研究发现，北京地区近几年的PM2.5质量浓度年均值呈下降趋势，但超标倍数严重，仍然处在较高的浓度水平。PM2.5质量浓度由高到低的季节次序为秋季、冬季、春季、夏季，平均浓度分别为111.6μg/m3、94.8μg/m3、77.2μg/m3、70.5μg/m3，近几年冬季PM2.5质量浓度平均值呈逐渐增加迹象，这可能受到京津冀地区整体的影响。在PM2.5质量浓度月际变化特征中，11月份的平均浓度最高，为125.3μg/m3，7月份的平均浓度最低，为76.4μg/m3。PM2.5质量浓度存在明显的“周末效应”和“假日效应”，并且早高峰从2012年开始变得平缓，这可能受到北京地区对机动车不断提高的燃油和排放标准的影响。对轨迹聚类结果分析发现，源自华北平原南部与内蒙古西部的两类轨迹占比较大，气流中PM2.5质量浓度较高。对北京地区持续重污染天气过程及特殊时段的空气污染特征研究发现，各类重污染过程呈逐年下降趋势，并存在明显的变化特征。通过采取强有力的污染应急控制措施，可使区域内的空气质量得到明显改善。
　　依据天津武清观测站点2011年8月-2014年7月的PM2.5质量浓度监测数据，分析了这期间武清地区PM2.5质量浓度的时间变化特征及来源，并与同时段北京地区的PM2.5质量浓度监测数据进行了对比。结果表明，两地区在PM2.5质量浓度变化趋势上较为一致，但在某些重污染过程时段存在一定差异。冬季两地区在PM2.5质量浓度变化趋势上的差异，可能是由两地区在冬季出现不同的重污染过程导致。两地区在早高峰时段的差异，可能是由于武清地区实行机动车国五排放标准的时间晚于北京地区造成的。对武清地区的轨迹聚类结果分析发现，源自山西东部，途径河北西南部的气流占比较大，其PM2.5质量浓度平均值最大；而源自山东东南部，途径天津南部的气流占比最大，但其PM2.5质量浓度平均值不是很高。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2大气颗粒污染物研究概述

1.3本文主要研究内容

1.4本研究的目的及意义

第二章 观测实验及研究方法介绍

2.1站点简介

2.2观测和仪器

2.3 质量保证和质量控制

2.4 主要研究方法概述

第三章 PM2.5质量浓度的时间变化特征

3.1 PM2.5质量浓度年际变化特征

3.2 PM2.5质量浓度季节变化特征

3.3 PM2.5质量浓度月际变化特征

3.4 PM2.5质量浓度小时均值频率分布特征

3.5 本章小结

第四章 PM2.5质量浓度的日变化特征

4.1 年际日变化对比

4.2 季节日变化对比

4.3 PM2.5的“周末效应”和“假日效应”

4.4本章小结

第五章 不同地区（北京与武清）PM2.5质量浓度变化特征对比

5.1 PM2.5质量浓度年际变化特征对比

5.2 PM2.5质量浓度季节变化特征对比

5.3 PM2.5质量浓度日变化特征对比

5.4 本章小结

第六章 后向气流轨迹分析

6.1 研究时段后向气流轨迹聚类结果

6.2 北京地区不同季节后向气流轨迹分布

6.3 本章小结

第七章 北京地区持续重污染过程及特殊时段空气污染特征分析

7.1 基于PM2.5质量浓度的空气重污染过程特征分析

7.2 持续重污染天气过程特征分析

7.3 特殊时段空气污染特征分析

7.4 本章小结

第八章 全文总结

8.1 本文主要结论

8.2 创新点与展望

参考文献

发表论文和科研情况

致谢