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城市灰霾事件气溶胶化学特性研究

于兴娜  李新妹  
【摘要】:目前,我国灰霾发生形势相当严峻,许多大中小城市都有灰霾现象发生,城市中灰霾天气的出现时常导致严重的空气污染,已成为一种新型灾害性天气。灰霾天气通常发生在小风、逆温等稳定的气象条件下,对气溶胶粒子的生成、转化和累积十分有利。大量的气溶胶粒子通过对光的衰减直接导致能见度降低,严重影响正常的工农业活动和交通运输;通过散射和吸收太阳辐射和地面的长波辐射影响地-气系统的辐射收支平衡。更严重的是灰霾发生时,空气中的细颗粒物浓度急剧增加,极易形成二次气溶胶,大量有毒有害的化学成分对人类健康造成极大威胁。因此,灰霾期间气溶胶粒子化学特性的研究也越来越受到关注。本研究针对前人文献中灰霾事件期间大气颗粒物中无机组分(如无机离子和金属元素)、有机组分(如多环芳烃和碳类气溶胶)的污染特征以及粒径分布特征进行综合分析。结果发现:灰霾事件期间PM2.5、有机碳、元素碳污染严重,其浓度水平明显高于正常天气;二次有机碳污染严重,并随着灰霾污染的持续,二次有机碳占总有机碳比例明显增加。有机碳和元素碳的粒径分布与大气颗粒物的粒径分布相似,其粒径峰值趋向于细粒子。灰霾与非灰霾期间、不同季节灰霾期间以及灰霾期间昼夜不同,多环芳烃(PAHs)的分布特征也存在差异。灰霾期PAHs的总质量浓度高于非灰霾期间,其中以冬季的浓度值较高。灰霾期间Phe、An、Flu、Pyr、BaA、Chr、IP、DA、BbF、BaP和BP的相对浓度较高,低环数和多环数的多环芳烃主要分布在积聚态颗粒物中。灰霾期间无机元素的质量浓度要高于非灰霾期,其中与人类活动密切相关的元素(如Cu、Zn、Mo、Pb、Br、Cd、Hg、Bi、As和Cl)在灰霾期间的富集程度明显大于非灰霾天,并且其污染水平存在季节差异。同样,灰霾期间大气颗粒物中水溶性离子浓度明显比正常天气时的浓度高,主要成分为SO42-、NO3-、NH4+,水溶性离子的季节差异明显,其中秋、冬季节污染高于春、夏季节。在今后研究中,加强研发精密的观测设备,深入研究其物理化学特性;分析灰霾的主要污染源、形成条件及形成机制,从而探索预测和防控灰霾发生。

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