2013年夏末秋初气象条件下金沙江地区大气颗粒物特征及污染特征.docxVIP

2013年夏末秋初气象条件下金沙江地区大气颗粒物特征及污染特征 随着我国经济的快速发展和城市化进程，污染城市的形势越来越严峻。屋顶颗粒已成为中国大部分城市空气的主要污染物。金沙区域大气本底站监测的大气颗粒物按直径大小分为PM10、PM2.5和PM1.0, 分别为悬浮在空气中的空气动力学直径小于等于10μm、2.5μm、1.0μm的颗粒物, 主要来源是工业生产、汽车尾气排放、火力发电等过程中经过燃烧而排放的残留物, 大多含有重金属等有毒物质, 这些大气颗粒物通过直接或间接散射太阳辐射, 影响地面的能量收支平衡, 同时它们的高散射效率是造成大气能见度下降的主要影响因子之一。特别是PM10、PM2.5作为各种化学反应的载体, 促进城市上方大气光化学反应的发生, 其对环境的污染及对人体健康的危害尤为突出。 金沙区域大气颗粒物观测研究已经开展很多, 这些研究发现PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度春冬高, 夏季低, 其上游武汉区域和东部地区的机动车排放, 工业生产、土壤尘和二次气溶胶是金沙大气颗粒物的重要来源, 气象条件中的风向风速和相对湿度对大气颗粒物的扩散和质量浓度日变化有重要影响。本文通过2013年夏末秋初大气颗粒物的观测结果了解金沙站大气颗粒物的污染特征, 为金沙区域大气本底站的PM10、PM2.5和PM1.0污染的深入研究提供依据和参考。 1 观测和数据处理 1.1 拔海高度5n 金沙区域大气本底站位于湖北省咸宁市崇阳县境内, 地处两湖之间, 站址114°12.534′E、29°38.156′N, 拔海高度750米。北距武汉市105km, 西距崇阳县城30km, 南距106国道10km, 四周无障碍物, 周围3km范围内人烟稀少, 是代表华中区域大气本底特性的本底站, 2006年4月1日开始自动气象站观测及可吸入颗粒物、黑碳气溶胶、温室气体等大气成分观测。 1.2 空气散射源的测量 大气颗粒物 (PM10、PM2.5、PM1.0) 质量浓度数据采集使用德国GRIMM气溶胶技术公司研制和生产的180型在线环境颗粒物, 测量粒径范围为0.25μm到32μm, 测量质量浓度范围1到6000μg/m3, 精度为量程的2%, 其工作原理为激光散射法:使用抽气泵抽取环境空气, 首先通过水汽交换装置 (去湿) , 降低空气样品的相对湿度至40%以下, 再使样品空气通过激光散射测量腔。激光照射在样品空气中的颗粒物上发生散射, 经反射镜聚焦后, 由在同一水平面上与激光照射方向成一定角度的检测器接收散射光脉冲信号。 数据为每5min采集软件记录一组, 经过质量控制后, 计算得到小时平均值, 且用于计算小时平均值的有效数据样本量不低于60%, 日平均采用的有效数据样本量不低于75%。大气本底站所有气象要素的观测均按照中国气象局的地面气象观测规范进行, 仪器设备均有标准的维护和标校规范。 2 结果与讨论 2.1 观测期的最大质量浓度 表1给出了金沙站除2009年外的2007-2013年8、9、10月的大气颗粒物质量浓度的月均值 (2009年8、9、10月对仪器进行校准和维护, 数据缺测) , 可以看出, 2013年的均值高于历年, 特别是2013年10月的质量浓度, 为历史同期最高, 这是因为2013年8月-10月金沙的降水量远低于历年同期, 冷空气过境比较频繁。2010、2011、2013三年8月的质量浓度都是时观测期的最低值, 2008、2010、2013年质量浓度在观测期的最高的月份为10月。虽然2011年9月大气颗粒物浓度大于10月, 但PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度差很小, 所有的观测年月中, 都是10月大于8月, 即夏末秋初末期的质量浓度高于初期。 2.2 大气颗粒物质量浓度与季节变化关系 将2013年8月、9月、10月小时平均值转换成日均值, 共91个样本 (缺测1天) , 其变化趋势图如图1。可以看出, 金沙区域的PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度的变化幅度较大, 但变化规律基本一致, 有很好的相关性。大气颗粒物月均质量浓度按高低顺序排列为:9月8月7月, 与表1的历年数据基本一致。8月1日至16日金沙以高温天气为主, 相对湿度较小, 有利于污染物的扩散, 故前15天大气颗粒物质量浓度处于一个较低水平。受台风“潭美”倒槽影响, 8月22日金沙站出现阵雨和多次大风, 日平均风速为8.7m/s, 故该日大气颗粒物浓度骤然降低, 为8月最低值。8月底9月初受地面弱冷空气影响, 不利于大气颗粒物的扩散, 大气颗粒物质量浓度出现一个明显波峰。 9月23、24日受“天兔”台风低压倒槽影响, 金沙站出现一次中雨降水过程, 且9月24日平均风速为7.4m/s, 故9月23、24日大气颗粒物浓度骤然降低, 24日为夏末秋初的最低值