论文总字数：27245字
目 录
1.资料 5
1.1研究区域概况 5
1.2研究数据 6
2.数据结果及分析 7
2.1 三年内各污染物浓度分析 7
2.2.1空气污染物季节变化特征分析 8
2.1.2空气污染物月平均浓度变化特征 10
2.1.3空气污染物的日平均浓度变化 12
2.2 空气污染物日变化特征分析 14
3. 大气污染物浓度变化的原因 19
3.1PM2.5、PM10、SO2与AQI的相关性 19
3.2能见度与AQI、PM2.5、PM10以及O3的相关性分析 19
3.3 PM2.5/PM10的值 20
3.4污染物与气象要素的相关性 21
3.3重度污染过程的后向轨迹分析 23
4.结论 24
5.展望与不足 25
文献 25
致谢 28
近几年重庆市空气污染物变化特征分析
张瑞芳
, China
摘要：Based on the data of Air Quality Index (AQI) and the concentration of major pollutants (PM2.5, PM10, SO2, CO, NO2 and O3) in Chongqing during 2014.3–2017.2, in this thesis, we study the temporal evolution of pollutant by analyzing meteorological conditions including the monthly average precipitation, the daily average temperature and so on. We obtain the Pearson coefficient in order to discuss the relationship between meteorological conditions and the pollutant concentration. The results show that (1) the concentration of SO2 and CO decrease while NO2 and O3 increase with a small extent. In the aspect of seasonal change, the concentration of PM2.5, PM10 and CO reach peaks in winter and minimum in summer. (2) The correlation coefficient between PM2.5 and PM10 is 0.94, and the monthly average of PM2.5/PM10 is up to 0.77, indicating that PM2.5 and PM10 are originated from the same sources.(3) The correlation coefficient between visibility and PM2.5 concentration is less than -0.5 while that of O3 is about 0.4, which we can conclude that the air quality in summer is better compared with that in winter. (4) Pollutants diffuse in a short time under the conditions of low temperature, low humidity, low pressure and high wind speed. However, a high wind speed can strengthen transport in the horizontal direction and thus, leading a high-value concentration. Pollutants can be removed from the atmosphere effectively under the effect of wet deposition. The polluted air parcel of Chongqing in upper layer (z=1000 m ) is from Yunnan in the southwest direction, while in the lower layer (z=10 m), the Sichuan Basin.
关键词：Air pollutants， mass concentration， weather conditions， Pearson coefficient
随着全国经济的持续快速发展，能源消耗的增大、城市人口急速膨胀以及大型工业开发区的建设，使得城市大气污染问题日益严重。在城市经济的快速发展的同时空气污染问题日益严重，重庆已经成为了全国空气污染较严重的城市[1]。空气质量指数(AQI)是定量描述空气质量状况的指标[2]，主要是用于大气环境的质量评价以及空气污染的控制和管理。其中参与空气质量评价的污染物主要为细颗粒物(PM2.5)，可吸入颗粒物(PM10)，二氧化硫(SO2)，一氧化碳(CO) ，二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)。通过监测一段时间内的这些污染物的平均浓度，可以得到它们各自对应的AQI值，其中对应的最大AQI值即为监测时段的空气质量状况。依照标准值，AQI的数值取值范围0~500依次分为五级[3]，并且对应空气质量标准的六个类别(如表1)。AQI的数值越大表明空气污染越严重，则空气污染对人体健康的危害也就越大。
细颗粒物(PM2.5)形成的主要原因是人类活动，工业废气，交通尾气及化石燃料燃烧等排放的一次气溶胶粒子与气态污染物，以及通过一次污染物转化而形成的二次气溶胶[4]。粗颗粒物(PM10)在重庆市内的主要来源包括城市扬尘，二次气溶胶以及汽车尾气等[5]。 PM2.5与较粗的颗粒物相比，PM2.5的粒径小，还含有大量有毒有害物质。同时它还可以在空气中停留较长时间、输送较远的距离，因此PM2.5对人体健康[6]和气候变化[7]有很大的影响。PM2.5是形成灰霾的主要物质[8]，高浓度的PM2.5也能降低大气的能见度[9]。近地面层的CO主要来源是生物质、石油以及煤炭，其中重庆市的CO产生主要于居民生活、工业燃烧以及机动车尾气排放[10]。CO是一种无色无味且不易溶于水的气体，在空气中也不易与其他物质发生化学反应，所以它可以在大气中停留2～3年。同时它还能阻止体内氧气输送，是一种内窒息性毒物[11]。火山爆发会产生二氧化硫，在许多工业过程中也会产生二氧化硫，煤和石油通常都含有硫元素，所以燃烧时会生成二氧化硫。SO2有一定的水溶性，能与水及水蒸气作用生成有毒有腐蚀性蒸气。大气中的SO2容易被氧化物氧化，之后再经过一系列的反应生成了对环境危害极大的硫酸型烟雾[12]，进而生成硫酸盐。同时SO2和NO2是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质，而且还是造成区域性大气复合污染的主要因素[13]。当SO2和NO2浓度超标时，它们会刺激人体呼吸道，引发哮喘等呼吸性系统的疾病，危害人的身体健康[14]。NO2的主要来源包括汽车尾气、飞机排放以及工厂燃烧等人为源[15][16]。在强烈的太阳光照耀下，NO2还可以通过光化学反应产生臭氧[16]。机动车尾气排放的一次污染物包括CO和NO2，之后经过大气的光化学反应或化学反应，生成二次污染物臭氧，这是对流层臭氧的主要来源[17]。近地面大气中的臭氧是造成酸雨与光化学烟雾等污染现象的重要物质[18]，高浓度的臭氧还可以加快材料老化、影响大气能见度以及影响人体健康[17]。
重庆市现在已经成为了全国污染较为严重的城市[19]，重庆市的环境质量问题已经严重影响了城市经济的发展[20]和居民的身体健康。前几年有许多学者对重庆市大气空气质量以及环境污染开展了一些研究工作，如满洪喆[21]等利用汞分析仪等仪器对于重庆市主城区的大气汞浓度进行了系统的调查监测，结果发现了重庆市大气汞浓度明显高于全球水平。刘永祺[22]等利用2002~2007年的重庆市环境空气质量进行的统计分析数据，评价了这几年的重庆市污染的状况以及分析了重庆市大气污染的主要特征与影响因素，最后也提出了一些环保建议。徐鹏[23]等分析2012年1月~2013年2月的重庆市北碚区的大气观测数据，结果显示了除SO2外，其他污染物均出现了超过国家新环境标准(GB 3095-2012)的情况。周国兵等[24]详细地分析了2002~2011年重庆市的三种重要大气污染物(PM10、SO2、NO2)在城区内的时空分布特征，初步显示了不利的边界层气象条件对重庆市空气污染的影响；杨显双[25]等利用重庆市17个站点数据，对SO2和NO2的时间变化规律以及它们与气象要素的相关性进行了分析。这些研究资料都很好的反映了研究时段的重庆市空气质量方面的特征，但是对近几年重庆空气质量信息并未囊括。本文对重庆市2014年3月1日~2017年2月28日的大气污染物PM2.5，PM10，SO2，CO，NO2，O3质量浓度时间变化特征及其与气象条件的相关性进行研究，以期能够全面反映重庆市的空气质量特征以及与气象要素的关系，为人们了解重庆市环境治理过程中的空气质量状况并对有关部门制定防治大气污染与环境保护工作提供科学依据。
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