免费论文网 首页

水汽和风速对雾霾中颗粒物浓度的影响研究

时间:2019-10-18 13:38:42 来源:免费论文网

水汽和风速对雾霾中颗粒物浓度的影响研究 本文关键词:水汽,风速,浓度,颗粒物,影响

水汽和风速对雾霾中颗粒物浓度的影响研究 本文简介:雾霾是空气污染和气象因素共同作用的结果,雾霾天气发生时,大气能见度下降,大气中的颗粒物(PM2.5/PM10)是导致能见度降低的主要因素,城市大气PM2.5/PM10污染影响空气质量,威胁人群健康,是具有区域性特征、危害严重的大气污染物。我国区域灰霾污染日益严重,区域大气能见度逐年下降,细颗粒物浓度

水汽和风速对雾霾中颗粒物浓度的影响研究 本文内容:


  雾霾是空气污染和气象因素共同作用的结果,雾霾天气发生时,大气能见度下降,大气中的颗粒物(PM2.5/PM10)是导致能见度降低的主要因素,城市大气PM2.5/PM10污染影响空气质量,威胁人群健康,是具有区域性特征、危害严重的大气污染物。我国区域灰霾污染日益严重,区域大气能见度逐年下降,细颗粒物浓度超标。

  Yuanyuan Fang以美国东北部为例研究了夏季PM2.5空气质量的物理气候模型[2];Anne Boynard利用IASI(红外大气探测干涉仪)卫星测量技术探测了中国华北地区的冬季空气污染[3]。近年来我国部分学者针对北京、广州、深圳和天津等城市开展了城市PM2.5浓度特征及其影响因素的分析研究[4-7]。郭洁以成都为例研究了GPS水汽与大雾天气变化的关系,通过水汽变化分析雾形成原因[8]。

  风是影响PM2.5/PM10横向水平移动的关键要素,水汽(可降水量)是影响PM2.5/PM10垂直运动的因素。我们针对雾霾天气过程研究了GPS可降水量和天顶对流层延迟的变化,发现GPS可降水量在雾霾过程前后有较大的变动[9]。水汽和风速的变化如何影响空气中的微颗粒物(PM2.5/PM10)的质量浓度变化?本文拟利用2013年的北京市PM2.5/PM10观测资料,结合GPS水汽资料、无线电探空风速资料,进行北京地表PM2.5/PM10变化与水汽、风速变化的比较研究,并对比较结果进行分析。

  1实验数据与方法
  
  本文研究数据主要包含3类数据:GPS水汽(GPS Precipitable Water Vapor,GPSPWV)、无线电探空风速、PM2.5/PM10质量浓度观测数据。

  1.1GPS水汽利用GPS观测资料可以反演出高时间分辨率的对流层延迟序列,结合气象观测资料(气压、温度),可以获得时值GPS水汽序列[10]。国际GNSS服务(Internatianal GNSS Service,IGS)提供国际GPS站点的对流层延迟解算资料和气象观测数据,通过下载BJNM站点对流层延迟和气象资料,按照文献[10]中提供的方法可以获得时值GPS水汽序列。GPS水汽与无线电探空/水汽辐射计水汽具有接近(1~2mm)的精度[11-12],IGS提供的GPS对流层延迟产品精度最为可靠,因而本文解算的GPS水汽数值可靠。GPS水汽的单位为mm。

  1.2无线电探空风速无线电探空是气象领域探测水汽的一种常用手段,利用该方法可探测各层气压、高度、温度、风速和风向等要素,本文选择无线电探空观测的地表风速进行PM2.5/PM10变化分析。无线电探空在每天的08:00和20:00(北京时间)进行观测。无线电探空风速的单位为m/s。

  1.3PM2.5/PM10质量浓度。PM2.5,即细颗粒物,是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物。PM10是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,是可在大气中长期飘浮的悬浮微粒,也称可吸入微粒、可吸入尘或飘尘。PM2.5/PM10能较长时间悬浮于空气中,它们在空气中含量浓度越高,代表空气污染越严重。PM2.5/PM10对空气质量和能见度等有重要的影响。北京有多个PM2.5/PM10观测站点,本文选择了昌平站点的PM2.5/PM10观测资料,该资料为时值观测数据。PM2.5/PM10观测数据的单位为μm/m3。

  2水汽、风速变化对PM2.5/PM10变化的影响
  
  2.1GPS水汽变化与PM2.5/PM10变化的比较

  冬春季节是北京霾天气的高发时节,本文选择2013年春季(第061-072日)和冬季(第321-333日)各一时段数据进行水汽/风速变化对PM2.5/PM10变化的影响研究。图1所示为GPS水汽变化对PM2.5/PM10质量浓度变化的影响。

  

  由图1可见,GPS水汽变化与PM2.5/PM10质量浓度变化趋势较为一致,两者具有较好的正相关特性。表1中统计了GPS水汽与PM2.5/PM10的相关性。

  2.2风速变化与PM2.5/PM10变化的比较
  
  图2所示风速变化对PM2.5/PM10质量浓度变化的影响。由图2可见,风速变化与PM2.5/PM10质量浓度变化趋势相反,两者呈负相关特性。表1中统计了风速与PM2.5/PM10的相关性。

 

  由图1和图2可以看出,在年积日第068日20时无线电探空观测风速达到11m/s,此时PM2.5/PM10质量浓度处于低值,仅有10μg/m3,而GPS水汽在年积日第069日16时处于期间的最低值,由图1、图2和表1推断,风速和水汽是影响PM2.5/PM10质量浓度的关键因素,风速与PM2.5/PM10质量浓度呈负相关,而水汽与PM2.5/PM10质量浓度呈显着正相关。

  2.3风速较小时GPS水汽变化与PM2.5/PM10变化的比较
  
  由图2可见,在年积日第061-066日风速较小,因而选择该时间段进行风速较小情况下水汽对PM2.5/PM10质量浓度变化的影响研究(图3)。

  统计图3中的GPS水汽与PM2.5/PM10质量浓度的相关性,GPS水汽与PM2.5/PM10质量浓度的相关系数分别为0.6766和0.7040。在风速较小情况下,水汽是影响PM2.5/PM10质量浓度变化的一个关键要素,两者呈显着正相关。水汽的上升对应了PM2.5/PM10质量浓度的上升,原因分析如下:

  (1)水汽的增加能促进二氧化硫、氮氧化物被氧化成SOA(SOA是指直接排放的污染物与大气中物质反应后生成的二次污染的颗粒),从而提高PM2.5/PM10浓度。

  (2)当水汽上升时,臭氧与有机物发生化学反应生成大量的微颗粒,而该微颗粒属于PM2.5/PM10。因此,在水汽上升时,臭氧浓度下降,PM2.5/PM10浓度上升。

  (3)北京PM2.5/PM10污染源的组成中,煤燃烧所占比重最大,尤其是到了冬季,燃煤供暖,煤燃烧占的比重会更大。燃煤PM2.5/PM10微粒大多为难溶于水且吸湿性较差的球形硅铝质矿物颗粒,润湿性较差。因而PM2.5/PM10颗粒不因水汽的增加而减少。

  

  3结论与讨论

  本文利用北京市GPS水汽、无线电探空观测的地表风速与PM2.5/PM10质量浓度观测资料,进行了水汽和风速变化对PM2.5/PM10质量浓度变化的影响研究,结论如下:

  (1)风速变化与PM2.5/PM10质量浓度变化呈负相关。

  (2)GPS水汽变化与PM2.5/PM10质量浓度变化呈显着正相关,在风速较小情况下,水汽与PM2.5/PM10质量浓度变化的相关性更为显着。

  参考文献:
  [1]王秦,陈曦,何公理,等.北京市城区冬季雾霾天气PM2.5中元素特征研究[J].光谱学与光谱分析,2013,33(6):1441-1445.

    论文来源参考:

      来源:网络整理 免责声明:本文仅限学习分享,如产生版权问题,请联系我们及时删除。


    水汽和风速对雾霾中颗粒物浓度的影响研究
    由:免费论文网互联网用户整理提供,链接地址:
    http://m.csmayi.cn/show/227040.html
    转载请保留,谢谢!
    相关阅读
    最近更新
    推荐专题