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保定市大气颗粒物潜在来源、数值模拟和健康风险预报研究

保定市大气颗粒物潜在来源、数值模拟和健康风险预报研究

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作者：乔飞杨兰州大学

学位级别：硕士

大气污染因其对社会经济和人体健康产生严重危害而被政府和公众广泛关注,近年来随着国家管控力度的不断升级,我国主要城市群的颗粒物污染明显得到改善,但京津冀地区大多仍未达到国家二级标准。保定市作为京津冀地区大气污染重要传输通... 详细信息

大气污染因其对社会经济和人体健康产生严重危害而被政府和公众广泛关注,近年来随着国家管控力度的不断升级,我国主要城市群的颗粒物污染明显得到改善,但京津冀地区大多仍未达到国家二级标准。保定市作为京津冀地区大气污染重要传输通道城市,其空气质量和污染传输备受关注。因此研究保定市不同季节大气污染特征、传输路径、潜在来源以及建立颗粒物健康风险自动化预报体系具有重要的现实意义。本论文首先利用国控和省控监测点数据分析2018年～2019年保定市大气污染物的年变化、季节变化、日变化以及不同季节的空间分布规律,讨论了不同季节保定市大气污染物与风速和气温的关系;其次,利用HYSPLIT模式、潜在源贡献因子分析法以及权重浓度法探究了不同季节保定市大气颗粒物的传输路径和潜在来源;然后基于WRF-Chem模式对2018年12月至2019年11月的保定市颗粒物进行模拟并验证了模式模拟效果,定量分析了保定市一次重污染天气过程;最后基于模式对大气颗粒物预测结果,搭建了大气颗粒物健康风险自动化预报体系。主要研究结果如下:(1)保定市大气污染物浓度时空变化特征明显。从年变化来看,保定全市PM和PM浓度在2018年12月至2019年2月较高,其中1月浓度最高(134～145μg/m和199～211μg/m)。从季节变化来看,除O在夏季污染严重外,其它污染物均呈现冬季高、春秋次之、夏季最低的特点。从日变化来看,冬季颗粒物较其它季节的变化特征明显,其峰值出现在早上(09:00～11:00)和凌晨(02:00～04:00);SO、NO、CO浓度均呈现下午低、夜间高的规律,O浓度在7:00～9:00最低,在18:00达到一天中的最高水平。从不同季节的空间分布来看,夏季城区NO与SO浓度较周边地区高,但颗粒物与CO浓度处于较低水平;冬季城区NO和颗粒物污染十分严重,且西南部沿线颗粒物浓度最高。(2)不同季节大气污染物与气象因素的相关性存在差异。春季,CO、PM与风速存在显著的相关性,其相关系数分别为-0.29(P健康风险自动化预报体系的搭建。该体系可以预报保定市5天内的颗粒物浓度及其健康风险,并据此绘制逐小时的颗粒物浓度和健康风险空间分布图,可保障保定市市民的健康出行。综上所述,保定市城区和周边地区大气环境存在不同程度的污染,并具有明显的时空变化规律,不同季节的气象因素对大气污染物的影响差异显著;不同季节大气颗粒物的传输路径和潜在源区存在差异,通过WRF-Chem模式不仅能够较好地模拟保定市颗粒物浓度变化和重污染天气过程,也能完成保定市5天内的颗粒物浓度及其健康风险的预报业务。

关键词：大气污染时空特征潜在源区 WRF-Chem 健康风险预报

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