2014年2月北京市一次重污染过程分析研究

论文总字数：16046字

目 录

1引言……………………………………………………………………1

1.1研究背景及意义……………………………………………………………………………1

1.2国内外研究现状……………………………………………………………………………1

1.3本文的研究内容……………………………………………………………………………2

2北京市2014年2月下旬空气重污染过程分析研究…………………2

2.1研究背景介绍与分析方法…………………………………………………………………2

2.2北京市此次重污染过程的主要污染情况…………………………………………………3

2.3北京市此次重污染过程期间数据分析……………………………………………………7

2.3.1此次重污染过程开始前后污染物浓度对比分析……………………………………7

2.3.2此次重污染过程中污染物浓度变化分析…………………………………………13

2.3.3此次重污染过程天气形势分析……………………………………………………16

3结论与讨论……………………………………………………………20

4缺点与不足……………………………………………………………21

参考文献………………………………………………………………22

致谢……………………………………………………………………24

2014年2月北京市一次重污染过程分析研究

李鑫

，China

Abstract：With the development of industrialization processes, air pollution of our country becomes more and more serious, PM_2.5 began to appear more in the sight of people, especially in Beijing, the capital of China, meanwhile an international metropolis. It has caught people’s eyes extensively that air pollution takes place more and more frequently. This article analyses and researches a period of heavy air pollution progress in February in Beijing, in which studies the cause of long-lasted pollution progress by comparing the variation of kinds of pollutant concentration between around the period with in the period, and variation of different pollutant concentration in the same time and place, combined with the weather phenomena and situation during the period.

Key words：PM_2.5; Beijing; Heavy pollution

1引言

1.1研究背景及意义

近年来，随着工业化进程的高速发展，我国重污染过程频发，大气污染防治形势日益严峻。PM_2.5引起的雾霾对人民健康和城市环境造成极大的不利影响，使PM_2.5越来越多的引起人们的关注和重视。严重的空气污染会使大气能见度降低，损害人体健康，甚至对全球的气候变化产生影响。由于对排放PM_2．5和SO₂进行控制，欧美国家自上世纪80年代以来每年发生大气重污染天气的天数越来越少。而我国则由于工业化进程的高速发展和城市化进程的加速，国内大部分地区，尤其是中东部地区发生大气重污染天气的年均天数自上世纪80年代以后明显增加，进入21世纪后，东部地区几乎达到每年100天，部分大城市区域甚至超过每年150天。空气重污染过程的形成与气象因子和大气污染物浓度密切相关，其发生的主要原因有：由NO₃^－、SO₄^2－和NH₄ 产生的二次无机污染，由生物质燃烧产生的污染，由二次有机物(SOC)引起的污染和沙尘污染。目前我国最常见的大气重污染多为上述各种污染类型共同存在引起的复合污染^[1]。本文对北京市典型的空气重污染过程进行分析，以揭示北京地区重污染过程的污染特征及其成因，以期为今后这一地区的空气质量改善提供参考。

1.2国内外研究现状

随着雾霾事件的频发，PM_2.5引起越来越多的关注和重视，国内外已有很多学者对各地空气重污染过程的特征及其成因进行分析研究，李金香^[2]等指出北京市秋冬季节经常出现空气重污染，气象条件是这种污染过程的主要因素；张志刚^[3]等对沙尘天气与重污染过程的关系进行了分析研究，发现北京市的重污染主要来源于颗粒物的污染，强沙尘暴天气具有明显的二次污染特征，特别是PM_2.5浓度的增加对人体健康产生的影响极为不利；Davis^[4]等发现在较短时间内大气环流形势和当地气象背景对重污染过程的发生起着决定性作用；Flocas^[5]等对4种大气环流形势和5种局地环流对污染程度的影响进行了分析；程念亮^[6]等研究2013年1月份北京市4次连续重污染过程，发现空气重污染过程与北京当地气象条件密切相关，较稳定的大气环流形势为重污染过程提供了稳定的大气环境背景，风速小、湿度大、边界层低、持续逆温是造成重污染过程的主要成因，地面风场辐合和大气干暖盖也在重污染过程中起了重要作用；王占山^[7]等对北京市重污染过程特征进行分析，发现北京市冬季重污染过程的基本特征是温度升高、相对湿度增大、地面气压降低和风速减小，对重污染过程影响由大到小依次是相对湿度、风速和气压；李云婷^[8]等发现北京重污染日地面气象要素主要表现为小风(1.69m/s)，湿度较大(68.6%)，变压小(-2.86~0.85hPa)，逆温；张大伟^[9]等发现京津冀重污染过程中气象条件均不利于污染物扩散，表现为大气层结稳定、近地层逆温明显、风速小、湿度大，同时区域输送对北京PM_2.5污染起着极为重要的作用；苏福庆^[10]等发现边界层中气象因素梯度分布对污染物的汇聚、输送和扩散有着明显影响；任阵海^[11]等指出持续的逆温层和大气干暖盖是造成污染的重要原因；陈朝晖^[12]等对北京地区天气形势与PM₁₀的质量浓度的关系进行分析，发现PM₁₀的质量浓度在上升、峰值和下降阶段分别对应着大陆弱高压场、连续的弱低压场和高气压梯度场；王莉莉^[13]等对北京2010年一次重污染过程的特征进行分析研究，发现重污染过程中边界层低，连续静稳的天气形势以及区域污染是导致此次灰霾发生和持续的重要原因；周敏^[14]等研究2013年1月中国东部沿海地区大气重污染期间上海的颗粒物污染特征，发现NO₃^－和SO₄^2－的生成效率较高，灰霾期间机动车产生的污染较明显；余纬^[15]等对珠三角地区2009年11月下旬一次空气重污染过程进行分析研究，发现高压控制下的静稳天气形势和风速小的条件使得大气污染物难以扩散，逐渐积累；杨欣^[16]等以北京市2013年1月10—16日强霾污染过程为例，研究发现连续静稳的天气形势以及区域污染是导致强霾发生和持续的主要原因，而高湿天气则加剧了灰霾状况；李德平^[17]等发现污染日存在两重或多重逆温层，且逆温层较低较厚，垂直对流较小，水平扩散较弱，湿沉降作用较小，不利于污染物的扩散和输送，在近地面堆积，造成重污染；李国翠^[18]等发现持续重污染过程具有明显的季节分布特征，北京持续重污染多对应区域性污染。

1.3本文的研究内容

1. 通过对北京市2014年2月下旬一次空气重污染过程的大气环境背景，气象条件的研究，分析此次重污染过程的形成原因。
2. 通过此次重污染过程中北京市不同地区污染物浓度对比，分析不同地区污染程度不同的原因。
3. 通过此次重污染过程中北京市城区各类污染物浓度对比，分析哪类污染物影响最大。

2北京市2014年2月下旬空气重污染过程分析研究

2.1研究背景介绍与分析方法

2014年北京空气质量持续改善，PM_2.5年均浓度85.9微克/立方米，同比下降4.0%，但是这一数值仍超过国家标准1.5倍。2014年，北京PM_2.5优良天数达到204天，PM_2.5导致的重污染天数为45天，占到全年总天数的1/8，官方开环保罚单过亿元。2014年，北京市空气质量监测中，PM_2.5等四项主要污染物浓度平均同比下降3.3%，长期监测的SO₂等三项污染物呈持续波动下降趋势。此外，大气中主要污染物PM_2.5、SO₂年均浓度同比下降4.0%、17.7%，NO₂、PM₁₀年均浓度同比上升1.3%、7.1%，四项污染物浓度平均同比下降3.3%。2014年受沙尘天气次数较多和气候干燥等因素影响，扬尘污染水平有所反弹。总体来看，2014年，北京除了6月、8月、9月没有重污染天气过程发生外，其它各个月份均有重污染天气过程发生。整个一年超过3天的重污染过程达到7次，其中持续时间达3天和4天的各3次，2月更是出现了连续7天的重污染过程。本文通过对北京市2014年2月下旬空气重污染过程进行分析研究，以揭示这一重污染过程的污染特征及其成因，以期为今后这一地区空气质量改善提供参考。

本文的数据从地理空间数据云网站（http://www.gscloud.cn/）下载，该网站数据来自北京市环境保护监测中心自动检测网络。其中，CO浓度数据为采用北京市公开的监测站点原始数据，进行协克里金方法插值得到。数据格式为GeoTIFF；数据单位为毫克/立方米；空间分辨率为0.002度；采用的坐标系为WGS84地理坐标系。NO₂浓度数据为采用北京市公开的监测站点原始数据，进行协克里金方法插值得到。数据格式为GeoTIFF；数据单位为微克/立方米；空间分辨率为0.002度；采用的坐标系为WGS84地理坐标系。O₃浓度数据为采用北京市公开的监测站点原始数据，进行协克里金方法插值得到。数据格式为GeoTIFF；数据单位为微克/立方米；空间分辨率为0.002度；采用的坐标系为WGS84地理坐标系。PM₁₀浓度数据为采用北京市公开的监测站点原始数据，进行协克里金方法插值得到。数据格式为GeoTIFF；数据单位为微克/立方米；空间分辨率为0.002度；采用的坐标系为WGS84地理坐标系。PM_2.5浓度数据为采用北京市公开的监测站点原始数据，进行协克里金方法插值得到。数据格式为GeoTIFF；数据单位为微克/立方米；空间分辨率为0.002度；采用的坐标系为WGS84地理坐标系。SO₂浓度数据为采用北京市公开的监测站点原始数据，进行协克里金方法插值得到。数据格式为GeoTIFF；数据单位为微克/立方米；空间分辨率为0.002度；采用的坐标系为WGS84地理坐标系。

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