【摘 要】
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针对目前京津冀地区面临的严峻大气污染问题,本文对该区域主要污染物PM2.5与O3进行研究分析。主要内容包括:利用2014~2017年京津冀区域空气质量数据,结合同期地面常规气象资料、全球NCEP/NCAR再分析资料,主要分析了PM2.5与O3浓度的时空变化特征,探讨了气象条件对PM2.5和O3污染形成的影响;并分别对PM2.5和O3重污染高发季节的污染过程及大气环流背景进行重点分析,在此基础上与同
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针对目前京津冀地区面临的严峻大气污染问题,本文对该区域主要污染物PM2.5与O3进行研究分析。主要内容包括:利用2014~2017年京津冀区域空气质量数据,结合同期地面常规气象资料、全球NCEP/NCAR再分析资料,主要分析了PM2.5与O3浓度的时空变化特征,探讨了气象条件对PM2.5和O3污染形成的影响;并分别对PM2.5和O3重污染高发季节的污染过程及大气环流背景进行重点分析,在此基础上与同时段历史时期伦敦烟雾事件和洛杉矶光化学烟雾事件发生时的气象条件进行对比研究,从历史的角度深层次地揭示气象条件与大气污染的关系,主要结果如下:(1)2014~2017年京津冀区域PM2.5浓度整体呈下降趋势,但远高于二级标准限值;PM2.5第95百分位、年均浓度最大超标倍数分别为1.79、1.60;2017年保定、石家庄在内的10座城市重度污染及以上天数占总超标天数20%以上,超高浓度的PM2.5污染仍是今后防治的重点。同时段O3-8h整体呈上升趋势,平均每年增长4.50μg/m3。区域内O3污染整体加重,北京、保定O3污染较为严重;2014~2015年O3浓度与超标情况的月变化主要呈单峰型变化,峰值出现在5月;而2016~2017年为不规则双峰型变化,峰值出现在5~6月和9月。(2)冬、夏季分别是京津冀区域PM2.5、O3浓度和超标天数出现最多的季节。与气象因子的相关性表明:气象要素对PM2.5与O3的影响具有明显的季节差异,其中春、秋、冬季相对湿度与风速是影响PM2.5浓度变化的主要因素,而在夏季气温为影响PM2.5浓度变化的主要因素;O3则在春、夏、秋季主要受气温的影响,冬季主要受相对湿度与风速影响。此外,分析表明北京、天津、石家庄3大城市在冬、夏季形成高浓度PM2.5及O3的阈值并不完全相同。(3)对京津冀和伦敦冬季典型空气污染过程的研究表明,污染过程中大气环流配置较为相似。其中高空及地面位势高度异常偏高,地面风速较小,存在垂直下沉运动及异常逆温层,且局地湿度较大。不同之处在于伦敦烟雾事件受逆温影响更大,在污染期间伦敦高层暖高压变化更明显,强度更强,而低层海洋性冷高压同样较强,这种配置更有利于逆温层的稳定维持。其次,京津冀典型污染过程中,大气存在明显增湿现象;而伦敦污染过程中湿度条件变化不明显或存在减湿的现象,这与两地不同的气候条件密切相关。(4)当京津冀和洛杉矶夏季典型臭氧污染过程发生时,二者高空及地面形势较为相似。主要表现为:高空位势高度异常偏高,其中洛杉矶位于强高压系统控制下;地面风速相对较小,相对湿度较低,气温较高,且均存在异常逆温层,使大气近地层更加稳定。此外,洛杉矶O3污染主要靠光化学反应及本地积累产生;京津冀则受多种因素影响,光化学反应、水平输送、本地积累等共同作用导致持续的O3浓度超标现象。
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