我国三个典型区域背景大气污染物观测研究
  • 【摘要】

    为了解我国东南、东北和西北三个典型区域大气本底关键气态污染物NOx、SO2和O3的浓度水平和变化规律,在中国科学院区域大气本底观测站-华南鼎湖山站、东北长白山站和西北阜康站,于2009年1月-2010年12月,对其大气中的关键气态污染物(亦称化学活性气体)NOx、SO2和O3进行了观测研究,并结合同步观测的气象数据,对三个区域上述污染物浓度水平、日变化和季节变化规律进行了分析研究,同时利用多元线性... 展开>>为了解我国东南、东北和西北三个典型区域大气本底关键气态污染物NOx、SO2和O3的浓度水平和变化规律,在中国科学院区域大气本底观测站-华南鼎湖山站、东北长白山站和西北阜康站,于2009年1月-2010年12月,对其大气中的关键气态污染物(亦称化学活性气体)NOx、SO2和O3进行了观测研究,并结合同步观测的气象数据,对三个区域上述污染物浓度水平、日变化和季节变化规律进行了分析研究,同时利用多元线性逐步回归方法建立了污染物的预测模拟方程,并用观测资料对预报方程的预测模拟效果进行了检验.本研究试图了解经济高速发展下的我国区域背景大气的污染水平,并尝试对未来变化情况的预测进行技术方法研究.本文的主要研究结果如下:(1)浓度水平.观测时期我国三个典型区域华南、东北和西北区域大气中以机动车排放为主的NOx平均浓度分别为13.6、4.7和8.3ppbv;燃煤排放为主的SO2平均浓度分别为6.5、2.1和2.2ppbv;光化学污染为主产生的O3的平均浓度18.6、33.0和29.1ppbv;其中三站夏季最高浓度分别为124.6、92.6和78.4ppbv.经济发展最为迅速的华南珠三角区域,背景大气污染也最为严重.(2)季节变化.华南鼎湖山NOx浓度的春-夏-秋-冬季节均值分别为(19±18.2)、(10.5±10.3)、(8.4±7.8)、(15.8±15.5)ppbv;SO2季节均值分别为(7.8±8.4)、(5.2±5.8)、(4.9±6.9)、(8.1±10.2)ppbv;二者的表现均为春冬(干季)高,夏秋(湿季)低.东北长白山NOx浓度的春-夏-秋-冬季节均值分别为(4.6±2.5)、(4.1±1.9)和(4.1±3.3)和(5.7±3.9)ppbv;S02的季节均值分别为(1.4±2)、(0.83±0.6)、(1.3±1.5)、(4.6±4.0)ppbv.西北阜康NOx春-夏-秋-冬季节均值分别为(5.5±4.6)、(5.0±3.9)、(11.9±12.7)和(14.2±12.7)ppbv;四季二氧化硫平均浓度分别为(1.8±2.2)、(1.4±2.0)、(1.3±2.2)、(5.0±4.8)ppbv.由于北方冬季采暖活动的影响,长白山和阜康站冬季NOx和SO2浓度明显高于其他季节.鼎湖山春-夏-秋-冬四季臭氧的平均浓度分别为(15.6±19.9)、(15.7±17.3)、(25.5±21.4)、(16.6±16.4)ppbv,秋季浓度最高.长白山浓度春-夏-秋-冬四季平均值分别为(43.6±17.8)、(23.6±20.2)、(23.2±13.8)、(34.8±8.8)ppbv,春季浓度最高.阜康站臭氧春-夏-秋-冬四季的的均值为(37.9±14.2)、(34.1±15)、(16.1±11.2)、(28±16.6)ppbv.(3)统计日变化.三个典型区域的NOx和SO2的季节统计日变化型与均为单峰型,峰值出现在当地时间早上08:00左右.NOx日均值的最高值均出现在冬季,鼎湖山、长白山和阜康这一高值分别为75.0、18.7和64.3ppbv;SO2日均值最高值也均出现在冬季,高值分别为34.0、13.6和15.8ppbV.O3季节统计日变化结果表明,三个区域臭氧的四季日变化呈单峰式分布,出峰时间一般为当地时间午后14:00,鼎湖山站臭氧日较差相比其他两站要大.冬季阜康的O3日变化不明显,可能与其冬季的气象条件不利于03的生成有关.长白山O3的春季高值与其他背景站结果类似.(4)与气象要素的相关性.观测时段鼎湖山的NOx和SO2均为显著正相关,风速与NOx和SO2呈负相关,与臭氧呈正相关;NOx和SO2相关系数为0.51,风速与NOx、SO2及臭氧的相关系数分别为-0.29、-0.15和0.12.长白山NOx和SO2相关系数为0.48,呈现显著正相关.长白山风速与NOx的相关系数为-0.18.长白山臭氧月均值和相对湿度月均值呈明显的负相关关系,相关系数达-0.92.阜康NOx和SO2呈正相关,相关系数为0.47;风速与NOx呈负相关,相关系数为-0.29;相对湿度与O3为显著负相关,相关系数达-0.55.鼎湖山、长白山和阜康三个区域臭氧与紫外辐射呈现显著正相关,相关系数分别为0.5、0.38和0.31.(5)模拟预测方法.利用多元逐步线性回归方法建立的污染物浓度模拟方程对鼎湖山冬季污染物浓度变化模拟效果不错,NOx和SO2的模拟值与实际观测值变化趋势较为一致,相关系数分别为0.84和0.77并通过显著性检验,可决系数R2分别为0.71和0.59.但模拟值和实测值存在一定偏差,平均相对误差为0.41和0.62.鼎湖山冬季O3的模拟值和实际值的相关系数为0.74,平均相对误差为0.56.模拟方程在长白山冬季的模拟效果最好,NOx、O3和SO2的模拟值与实际观测值的相关系数分别为0.62、0.63和0.61,平均相对误差仅为0.08、0.05和0.06.阜康夏季O3的模拟方程的预报值与真实值的变化趋势比较一致,相关系数达0.87并通过检验,平均相对误差为0.17,模拟效果较好.此项研究为三个区域本底站大气污染趋势研究提供了一个可行的工具,也为大气本底观测站缺测数据的插值提供了一个可能的技术方法.本文的创新点在于首先利用了中国科学院大气区域本底观测网络的观测结果,给出了我国三个典型区域的NOx、SO2和O3的浓度分布和变化规律,并对污染物的影响因素做了研究,同时还对本底站的区域代表性进行了评估. 收起<<

  • 【作者】

    陈林 

  • 【学科专业】

    大气物理与大气环境

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    兰州大学

  • 【导师姓名】

    王式功%孙扬

  • 【学位年度】

    2012

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    氮氧化物%臭氧%二氧化硫%区域本底%回归分析