梅雨期无锡太湖北岸大气污染物变化特征研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cqyxp
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无锡市位于中国江苏省南部,地处长江三角洲腹地,是太湖流域的交通枢纽。无锡作为苏锡常都市区的中心地带,一直是经济发展最快的城市之一。随着我国区域经济的迅速发展,能源的消耗量持续增长,大气污染也日趋严峻。对无锡市大气污染物宏微观变化特征研究,可以完整地了解无锡市大气污染的形成机制,为区域大气污染防治提供科学依据。目前大部分研究多关注秋冬季大气颗粒物污染,夏季的大气污染物变化与江淮梅雨季节相重合,并且也恰逢夏收夏种。气象条件和人类秸秆焚烧的共同作用对江苏南部地区的大气污染的影响及其机理,尚未有一个非常清晰的认识。围绕以上问题,本研究开展以下研究:首先,为了研究夏季风降水梅雨期无锡太湖北岸大气污染物长期变化特征,利用2011—2020年5—7月太湖北岸大气成分和地面气象要素逐小时数据,分析了梅雨前、梅雨期间和梅雨后太湖北岸6种大气污染物浓度长期变化特征、大气污染物变化与气象条件的相关性,以及夏收夏种农业活动对梅雨期太湖北岸大气污染物的影响。其次,为了分析梅雨期太湖北岸大气颗粒物和降水的化学组成,利用无锡市2016年6月至7月连续采集的9个粒径段大气颗粒物样品和大气降水的样品数据,分析了太湖北岸梅雨期间大气颗粒物和降水的水溶性无机离子的理化特征。最后,为了了解夏季污染过程太湖北岸PM2.5来源和源类型,利用WRF-CAMx-PSAT模式对2016年梅雨期无锡太湖北岸一次PM2.5污染过程进行源解析,定量计算了无锡、常州、苏州、湖州、嘉兴以及远距离区域对该次污染过程太湖北岸PM2.5的区域贡献和工业源、农业源、交通源、民用源和电力源等五种类型源对该次污染过程太湖北岸PM2.5污染过程的贡献。主要研究结论如下:(1)2011—2020年梅雨前、梅雨期间和梅雨后太湖北岸大气颗粒物年均浓度呈波动下降,O3浓度呈现增长趋势,梅雨期间六种主要大气污染物日均浓度明显小于梅雨前,2014年秸秆禁烧对梅雨前太湖北岸大气颗粒物浓度减少有显著效果。2011—2020年梅雨前、梅雨期间和梅雨后PM2.5、PM10和SO2年均浓度总体呈波动下降,O3浓度总体呈波动增加。梅雨前PM2.5、PM10、SO2和NO2年均浓度大部分年份要高于梅雨期间和梅雨后,年均浓度最低的时期在梅雨期间和梅雨后交替出现。PM2.5、PM10、NO2和CO小时浓度日变化为双峰分布,SO2和O3浓度日变化为单峰分布。梅雨期间PM2.5和PM10日均浓度小于梅雨前和梅雨后,相比梅雨前日均浓度分别下降22.0%和30.0%,主要来自梅雨期间降水的清刷的贡献。2014年秸秆禁烧后,梅雨前的PM2.5和PM10多年平均浓度相比禁烧前浓度分别下降了41.2%和32.9%,O3浓度增加29.3%,并且2015年梅雨前PM2.5和PM10浓度同比2014年分别下降20.5μg/m~3和38.3μg/m~3,下降量为10年间最大。(2)梅雨期大气颗粒物和降水中阴阳离子均为SO42-、NH4+和Ca2+浓度最高,来自人为排放的阳离子对太湖北岸大气颗粒物和降水中离子的化学组成起重要作用,梅雨期间大气颗粒物中二次离子SNA(SO42-、NO3-和NH4+)的形成明显弱于梅雨前,降水的酸性较弱。SO42-是PM1.1、PM1.1-2.1、PM2.1-10质量浓度占比最大的阴离子,NH4+是细颗粒物PM1.1和PM1.1-2.1中质量浓度占比最大的阳离子,Ca2+是粗颗粒物PM2.1-10中质量浓度占比最大的阴离子。梅雨期间SO42-和NO3-的化学反应形成均有所减弱,梅雨期间降水酸性减弱,但降水中浓度贡献最多的阴离子为SO42-,梅雨前和梅雨期间降水中浓度贡献最多的阳离子分别是NH4+和Ca2+,降水中主要的水溶性无机离子来自于云下清除的大气颗粒物。(3)梅雨期太湖北岸PM2.5污染过程中PM2.5主要来自非局地污染物传输贡献,主要污染源类型为工业源和交通源,农业源的贡献明显较弱。2016年6月14日至6月18日梅雨期无锡太湖北岸发生了一次PM2.5污染事件。WRF-CAMx-PSAT模拟的PM2.5源解析表明,这次梅雨期污染过程中太湖北岸PM2.5以非局地污染物传输贡献为主,无锡周边近距离区域(37.0%)贡献和远距离区域贡献(38.5%)相当,在PM2.5污染发展阶段本地排放贡献会有所加强。PM2.5污染源类型分析显示,这次梅雨期PM2.5污染过程以工业源(55.2%)和交通源(19.7%)为主导,农业源(10.5%)贡献明显偏弱,亦可反映夏季秸秆禁烧的大气环境效应。
其他文献
台风的预报是大气科学领域尚未解决的重点和难点之一,为了提高台风的预报准确度和帮助做好防灾减灾准备工作、减少台风带来的损失,就需要对影响台风发展的物理因子和过程进一步了解。本文针对2018年台风“山竹”、2015年台风“杜鹃”和2019年台风“海贝思”的具体情况,基于ERA5再分析资料和CMA最佳路径集资料,使用WRF进行模式数值模拟,对台风内部动力结构的变化进行了研究;结合GPM降水资料,识别了三
学位
观测发现黑碳(black carbon,BC)等空气污染物的垂直廓线多种多样,这取决于排放源和大气扩散输送条件,但现有研究对一些特殊BC廓线的形成机制及其来源解释并不充分。本研究根据2018年5月在北京观测的地面BC浓度以及飞机观测平台获取的BC垂直廓线,利用耦合了BC在线源追踪技术以及过程分析技术的Weather Research and Forecasting model coupled wi
学位
湍流运动和重力沉降通过影响雾滴数浓度和雾水等的输送,进而影响海雾的形成、发展和消散。本文根据2017年2-3月在粤西地区开展的海雾外场综合观测试验,利用雾滴谱仪、涡动协方差通量观测系统(超声风速仪、CO2/H2O分析仪)、自动气象站等资料,对12次海雾过程的概况进行了分析,并深入研究了3月10-14日连续海雾过程的宏微观特征、湍流特征以及雾水沉降特征,探讨了湍流运动和重力沉降对雾滴数浓度和雾水的输
学位
上升气流是成云致雨的基本条件之一。本文利用河北省2017年5月22日、2018年5月16日、2018年5月21日三次降水云系的机载云物理探测系统测量资料,详细分析了华北地区降水云系的云微物理参量分布、垂直结构特征及降水形成机制,研究了云中上升气流速度分布,上升气流区微物理结构变化特征以及二者的相关性,增强了对相关云物理过程的科学认识。华北地区飞机观测资料显示,2017年5月22日发展中的积层混合云
学位
细颗粒物(PM2.5)污染因对空气质量和人体健康产生负面影响而广受关注,其中水溶性离子和重金属是引起复合污染和健康风险的重要组分。为精准防治大气污染,对PM2.5及其组分进行模拟预测、来源解析和风险评估等综合研究是十分必要的。本文结合气象要素和污染物综合分析2019年PM2.5时间变化特征,并基于随机森林算法探究相关参量对沈阳PM2.5相对重要性及拟合精度;分析PM2.5中水溶性离子污染特征及来源
学位
本研究使用ERA5再分析数据资料,揭示了1998~2018年西北太平洋热带气旋(TC)尺度的垂直变化规律,并借助TC最佳路径资料及TRMM、GPM降水资料,对不同高度的Rvor(定义为从TC中心到相对涡度下降至1×10-5 s-1的平均半径)与TC强度、相对海表温度(RSST)、降雨率、垂直风切变(VWS)四个变量的相关关系进行了统计分析。研究发现TC尺度在10 m和700 h Pa两个高度存在峰
学位
随着城市化进程加快,工业、农业和交通运输业的发展使得大气活性氮排放量增加,氮沉降引起的负面生态效应日益突出,明确区域大气氮沉降的污染特征、来源及其影响,可为城市大气氮污染的治理提供科学依据。因此,本研究于2019年采用干湿沉降采样设备对南京北郊大气活性氮组分进行了样品采集,分析了干湿沉降中大气活性氮组分的浓度水平和季节变化,估算了大气活性氮的干湿沉降通量,探究了不同粒径段水溶性有机氮(WSON)的
学位
气溶胶直接辐射效应(DARF;Direct Aerosol Radiative Forcing)表征了气溶胶通过散射和吸收太阳辐射引起全球或区域辐射能量收支的变化,而气溶胶的光学特性则对气溶胶辐射效应产生重要的影响。地基或卫星遥感等方式可以用于真实大气气溶胶光学特性的探测,不同的数值模式和再分析资料也为准确认识气溶胶光学特性提供重要手段。但是,由于观测方式、仪器精度、模拟能力、评估手段、研究区域和
学位
云中水成物谱分布的离散度对模式中云微物理过程的准确描述至关重要,但是离散度的参数化存在很大的不确定性,尤其是冰相粒子谱分布的离散度,常被假定为常数。本文利用安徽寿县地区对流云的模拟结果(天气研究和预报模式WRF结合谱分档方案),研究不同水成物谱分布的离散度及其影响因子,构建了相应的参数化方案,并将该参数化方案应用到公共地球系统模式(CESM)中进行测试,研究新方案对云降水和辐射等过程的影响。得到的
学位
雾水化学特性与雾滴大小密切相关。为探究南京和庐山不同尺度雾滴的化学组成,以及南京地区雾过程对气溶胶粒子化学组成和尺度分布的影响。本研究于2013-2017年冬季分别在南京和庐山开展了雾综合观测试验,利用主动式三级分档雾水采集器(three-stage CASCC)共采集到8次雾过程的170个三级分档雾水样品并测定其化学组分,从地区及排放源类型来讨论雾滴中污染物来源,结合同期雾滴谱分布、气溶胶粒子谱
学位