长江三角洲主要城市大气污染物浓度特征与气象因素分析

论文总字数：17218字

目 录

1 引言……………………………………………………………………5

2 数据与方法……………………………………………………………6

2.1 数据………………………………………………………………………………………6

2.2 站点………………………………………………………………………………………6

3 长江三角洲主要城市污染物浓度与排放源特征分析………………7

3.1 南京大气污染物浓度分析………………………………………………………………7

3.2上海大气污染物浓度分析………………………………………………………………10

3.3 杭州大气污染物浓度分析………………………………………………………………13

3.4 南京、上海、杭州大气污染物浓度对比………………………………………………16

4 城市污染物浓度与气象因素分析……………………………………20

4.1 风速………………………………………………………………………………………20

4.2 降水量……………………………………………………………………………………22

5 总结……………………………………………………………………23

6 不足与展望……………………………………………………………24

参考文献…………………………………………………………………24

致谢………………………………………………………………………25

长江三角洲主要城市大气污染物浓度与排放源特征分析

李嗣标

, China

Abstract:People focus more and more on atmosphere environment because air pollution becomes more and more serious, several researches about air pollution have been performed in earlier time. This article analyses the concentration and characteristic of emission source of air pollutant like PM_2.5, PM₁₀, SO₂, NO₂, CO in Shanghai, Nanjing and Hangzhou in the Yangtze River Delta from October to November in 2014. Concentration of each kind of air pollutant in Shanghai is lower than Nanjing and Hangzhou, for example, daily mean concentration of PM_2.5 and PM₁₀ in Shanghai is 48ppm and 62ppm, which is much lower than 77ppm and 130ppm in Nanjing, as well as 75ppm and 102ppm in Hangzhou. It is found that Shanghai is a coastal city with higher wind speed than Nanjing and Hangzhou, which could benifit the spread of pollutant. High value of concentration of PM_2.5, NO₂ and CO appears in economic regions, and PM₁₀ in industrial areas, but little difference between economic and industrial area of SO₂; However, both PM_2.5 and PM₁₀ have high concentration in economic areas, and in industrial regions among SO₂, NO₂ and CO in Nanjing. Meanwhile, both PM_2.5 and SO₂ have high concentration in industrial regions, and in traffic center areas among PM₁₀, NO₂ and CO in Hangzhou.

KeyWords: PM_2.5；PM₁₀；SO₂；NO₂；CO；emission source；the Yangtze River Delta region

1引言

随着中国的逐渐崛起，中国的经济和社会正在高速的发展，城市化的进程加快和全面二胎政策的开放，人口急速膨胀，将会导致巨大的能源消耗，同时将会产生大量的大气污染物排放到日益脆弱的生存环境当中。大气污染是指在空气中的污染物以及由它转化生成的二次污染物的浓度达到对人体有害程度的一种现象。造成大气污染的原因可以粗略地分为两种：一种是自然因素，一种是人为因素。就长江三角洲地区而言，主要是人为因素造成的大气污染，长江三角洲是国内最繁荣最主要的经济发展区之一，这里人口密集，交通运输发达，有先天的地理位置条件。因此长江三角洲的工业污染排放和汽车尾气排放对长江三角洲的城市大气造成了严重污染。恶劣的大气环境已经严重危害到城市居民的健康^【1】。而大气的运动对大气污染物的传输和扩散具有非常重要的作用：当大气的对流运动旺盛时，有助于污染物的扩散。相反，当大气处于静态稳定时，稳定的逆温层可以使得污染物堆积，不易于扩散。风速、风向、气压、湿度等气象条件也会影响到污染物浓度的变化。长三角地区的大气污染问题日益严峻，解决大气污染问题越来越迫切，到目前为止都是以长三角地区为整体进行了许多的大气污染的研究，而本文是对长三角不同城市的大气污染进行研究，分析不同城市的各自大气污染的特点，使得我们能更有针对性的进行大气污染问题的治理。

1952年的伦敦烟雾事件和20世纪40年代初的洛杉矶光化学烟雾事件让人们认识到了大气污染的危害。伦敦烟雾事件使得人们见识到了经过化学反应产生的二次污染物对人体造成的危害远比燃煤燃烧直接排放的一次污染物SO₂要大。20世纪90年代以来，欧洲国家相继进行了城市大气污染研究方面的合作。开展了对城市大气污染的综合研究与分析，确定主要污染源、建立排放清单。20世纪90年代以来，一些学者对200多个发达国家和发展中国家主要城市的空气质量开展了广泛的比较和研究,指出在大多数发展中国家,大气污染物的浓度比较高,并推测随着工业化和城市化的快速发展,大气污染问题会愈发严重^[2]。Dariusz Krochmal等^[3]于1993年5月-1994年4月间对分布在波兰主要城市的147个观测点和位于郊区的31个观测点测得的NO₂、 SO₂浓度数据进行了分析。分析结果表明:由于燃煤的大量消耗, SO₂对空气污染的影响更重,因为在冬季家庭燃煤取暖，导致市中心的大气污染较为严重,郊区的观测结果则表明城区的污染也会因为污染物的长距离传输影响郊区。Tolga Elbir等^[4]对土耳其伊兹米尔市主要大气污染物SO₂、 PM₁₀排放情况进行研究,指出: SO₂污染主要来源于工业,工业的贡献值约为80%, PM₁₀污染主要来源于人类活动,交通对NO_x污染的贡献非常大。Hang和Ki-Hyun^[5]分析了 1998-2003年韩国四个不同类型的空气质量监测点SO₂的浓度值,用以评价SO₂的时空分布。Pramod Kumar等人^【6】于2011年用潜在源贡献功能（PSCF）分析了印度西北部气溶胶粒子的来源。

中国相对于西方国家发展比较晚，国内的环境污染问题出现的也比较迟,但是环境恶化速度比国外要迅速得多。经过我国科技研究工作者的多年努力,在环境大气污染方面也取得了很多卓有成效的成果。翟一然[7]等人研究了2008年长三角洲能源消耗排放特征，结果是：2008年长三角16个地区PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NOx、CO排放量分别为632.34kt、979.76kt、3158.58kt、3154.96kt、5258.08kt。排放总量的60%来自于宁波、上海、杭州、南京、苏州、无锡。郑玫^【8】等人分析了2003-2006年上海PM_2.5工业源谱。张桂芹^【9】等人研究了挥发性有机物排放源解析，结果表明：城市大气VOC_S排放源中，植物排放为天然源，汽车尾气、生物质燃料燃烧、燃料挥发、石油化工、涂料的使用等，主要的排放源是涂料的使用、汽车尾气和燃料的挥发。杨俊梅^[10]等分析了2008年1—12月南京北郊O₃、SO₂、NO₂的质量浓度变化，研究显示：南京北郊SO₂、NO₂浓度夏季比较低，日变化为双峰型；O₃浓度在夏季比较大，日变化曲线是单峰型；O₃与NO₂的日变化呈负相关，南京北郊的SO₂浓度比较大，在夏季中SO₂和NO₂的周末效应比03明显。姜迪^【11】等分析了2013年南京市区中PM_2.5浓度扩散与气象条件的关系。研究结果显示：降水量和PM_2.5质量浓度具有良好的负相关性；不稳定大气层结跟较大的混合层厚度有助于PM_2.5浓度的扩散；吹西南风或者东北风时南京的PM_2.5质量浓度相对较低；PM_2.5与风速呈负相关关系；较大的湿度有助于PM_2.5浓度增加。赵倩彪^【12】等利用后向轨迹模式计算了2013年6月27日到2013年6月26日期间外来源对上海PM_2.5浓度的贡献，结果显示：来自于海面的贡献总体上小于陆地；长三角地区的排放的贡献最高；山东、苏北地区的排放对上海的贡献也很显著。樊曙先^【13】等人对南京2007年大气细颗粒物化学成分的分析结果：南京地区PM_2.1污染较为严重，特别是南京的北郊；PM_2.1阴离子的最高浓度出现在冬季，SO₂^-₄和NH ₄的相关性良好；南京市的NO_x与SO₂主要来自固定源，市区汽车尾气排放的NO_x和SO₂的贡献比北郊大。曹国良^【14】等人进行了中国区域主要颗粒物及污染气体的排放源清单的研究。 王艳^【15】等人对长三角地区的大气污染水平输送进行了研究。黄成^【16】等人进行了长三角人为源的大气污染排放的研究。毛敏娟^[17]等人对城市发展中霾的问题进行了研究。叶贤满^【18】等人也研究了杭州的大气污染物排放清单。

1. 数据与方法

2.1 数据

本次研究的数据来自中国环境监测局提供的上海、南京、杭州三个城市共九个国控环境大气监测站点的大气污染物小时浓度监测数据，为2014年10月19日到2014年11月19日这一个月的时间范围。本文所用的风速、降水量来自网站www.wunderground.com

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