石家庄市细颗粒物与O3的污染特征及成因分析

作     者：聂赛赛 

作者单位：河北科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔建升;刘大喜

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：细颗粒物(PM2.5) 臭氧(O3) 水溶性无机离子 碳质组分 挥发性有机物(VOCs) 变化特征 成因分析 石家庄 

摘      要：细颗粒物(PM)和臭氧(O)之间存在复杂的化学机制,且二者的污染来源和气象影响也存在显著关联,因此,研究PM和O的污染成因成为城市环境空气质量持续改善的关键。为揭示石家庄市PM和O污染的时空特征、气象影响和污染成因,首先,基于石家庄市46个环境质量监测站2018年12月～2019年11月的6项大气污染物(PM、O、PM、NO、CO和SO)数据和石家庄市2019年1月～2022年12月6项大气污染物数据,及其同期气象(温度、相对湿度、降水、风速和风向)资料,采用反距离权重插值(IDW)、皮尔森相关系数的方法,对时空分布特征、相关性和气象关系进行分析,明确PM和O在石家庄市空气污染中的作用,进而探究二者复合污染特征和气象的敏感性;其次,针对PM污染特征,结合2019年12月～2020年11月碳组分(OC和EC)和水溶性无机离子(WSIIs)数据,采用PM转化速率进行成因分析研究,并利用后向轨迹模型进行空间传输的源解析;最后,选取2020年O污染较重月份(7～9月),结合VOCs及其各组分特征状况,采用O生成潜势和后向轨迹进行O污染的成因分析。主要结论如下:1)2019～2022年石家庄市6项大气污染物年均浓度整体呈下降趋势。秋冬季的典型污染物为PM,呈东部高西部低的空间格局;O是夏季的典型污染物,呈中西高、外围区域低的空间分布状态。从相关性来看,秋冬季PM与湿度存在显著正相关,与风速呈显著负相关;夏季O与NO和湿度存在显著的负相关,与温度和风速呈显著正相关,且与PM间存在弱的正相关。2)2019年12月～2020年11月石家庄市PM的组分浓度依次为WSIIsOCEC,特别是秋冬季与PM高值较一致,其中WSIIs的贡献最大(68%);石家庄OC/EC2、SOR0.25和NOR0.1,表明二次污染较严重,且SO的二次转化更强烈。春季、秋季和冬季OC与EC的污染来源相似,主要来自机动车尾气和煤炭燃烧。传输方向上,经过邯郸、邢台和石家庄南部区县的传输通道上PM的浓度最高。3)2020年7月～9月石家庄市VOCs的变化呈“V型趋势,丙烯、丙醛、甲苯、乙烯和异戊二烯等是其主要优势物种,生物源、移动源、医药化工源和溶剂使用源的影响显著。烷烃、炔烃、芳香烃、含氧VOCs、卤代烷烃、TVOC、NO的日变化均呈夜间高、昼间低的“U型特征,而O呈倒“U型。O污染与近距离传输和远距离前体物输送有关,保定、廊坊、沧州和邢台是其重要的污染传输来源地。