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北京及周边地区大气污染初步研究

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第一章绪论

1.1研究意义

1.1.1现实意义

1.1.2科学意义

1.2国内外研究进展

1.2.1 O3、PM2.5、NOx的危害与研究进展

1.2.2城市大气环境研究进展

1.2.3区域污染研究

1.3本文的主要研究内容

参考文献

第二章试验数据与研究方法

2.1污染物数据收集

2.2试验介绍

2.2.1、试验平台地理和气候特征

2.2.2、北京325m气象观测塔

2.2.3、天津255m气象塔

2.2.4、奥运试验期间北京其周边城市站点

2.3仪器介绍及试验数据的质量控制

2.3.1监测O3质量浓度的试验仪器

2.3.2监测NOx质量浓度的试验仪器

2.3.3监测PM2.5质量浓度的试验仪器

2.4数据质量控制

2.4.1数据采集频率与有效性

2.4.2试验数据的代表性分析——与API指数的比较

2.5气象数据收集及其精度

2.6研究方法

参考文献

第三章北京及周边地区大气污染基本情况分析

3.1北京及周边地区首要污染物分析

3.1.1 8个城市的总体空气质量状况

3.1.2 8城市可吸入颗粒物的污染状况

3.2北京市PM10和PM2.5质量浓度分析

3.2.1 2006年北京市PM10和PM2.5质量浓度分析

3.2.2奥运时段北京市PM10和PM2.5质量浓度分析

3.2.3降水过程对PM2.5的清除作用

3.3北京臭氧和氮氧化物分析

3.3.1臭氧和氮氧化物的质量浓度季节变化

3.3.2奥运时段可能的污染情况分析

3.4本章小结

参考文献

第四章奥运试验期间北京及周边地区城市空气质量的分析

4.1试验期间北京市地面污染物浓度变化特征

4.2“北京车辆限行期”监测结果分析

4.2.1试验期间气象条件分析

4.2.2 北京地面8m气体污染物限行效果分析

4.2.3颗粒物浓度的限行效果分析

4.3本章小结

参考文献

第五章典型气象条件下颗粒物的分布特征

5.1北京雾、霾天细粒子质量浓度垂直梯度变化观测研究

5.2雾和灰霾的判定方法——Ks判定法

5.3根据Ks判家法区分出城市雾和霾天

5.4雾霾天能见度和风速风向特征

5.5雾、霾、晴PM2.5的垂直梯度变化特征

5.6本章小结

参考文献

第六章结论与展望

6.1全文总结

6.2本文的特色与创新点

6.3本文研究的不足与下一步的研究计划

研究生学业习期间的研究成果

致谢

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摘要

为了系统研究北京大气污染特征,探索京津冀城市群区域污染形成的原因,本文利用中科院大气物理研究所325m铁塔2005-2006年PM2.5和PM10和2004.8-2007.8大气O3、NO、NO2、NOx的垂直分层观测资料及2007年夏季中国科学院建立的北京地区大气环境观测网实测数据,结合北京及7周边城市2004-2006年API指数和部分时段的气温、气压、露点温度、能见度、风速风向等资料,对北京及周边地区近年来的大气污染现状进行分析讨论研究。结果表明: (1)北京及其周边城市首要污染物均是可吸入颗粒物,且污染严重。2006年北京PM10年平均浓度为162.1±92.3μg·m-3,PM2.5年平均浓度为77.4±53.7μg·m-3,PM2.5/PM10的年平均比值为50.5%。春季受沙尘天气影响,3,4月PM10平均浓度高达215.6±125.91μg·m-3;北京市夏季细粒子污染也十分严重,8月份PM2.5浓度在距地面8、120、240m上依次分别为66.8±40.3、64.4±40.7、58.8±39.3μg·m-3,均超过WHO阈值1倍以上,表现为厚厚的霾层笼罩在北京的城市上空。 (2)8月份细粒子在垂直上分布有明显的分层现象,240m的浓度低于其它两层,且呈现双峰形的日变化,低层的日变化呈现单峰形变化。15:00,由于午后湍流运动和对流发展,将近地层的污染物向上输送,240m的浓度高于其它两层。 (3)2005-2006年,北京大气氮氧化物年均值分别为66.5±71.4、48.6±42.1ppb;臭氧的年均值分别为19.34±23.7和1 8.3±22.3ppb,而2007年前8个月臭氧平均浓度达到了24.04±26.8ppb,和前三年相比有上升迹象;奥运时段的8月份,北京2004-2006年大气臭氧浓度依次分别为22.4±21.9、29.7±31.6、27.7±29.6ppb,且在垂直梯度上存在明显高污染“层结”。2007年8月,8m臭氧夜间浓度最低约为10ppb,120m夜间臭氧浓度约为20ppb,而280m约为30ppb,表现为夜间臭氧较高层贮存,造成对下一天臭氧白天高值的明显影响。 (4)2007年8月17-20日北京车辆限行期间,NO日平均为5.1±9.3ppb,NO2日平均为26.7±13.5ppb,与前后非限行期相比,NO约下降43.9%,NO2下降约25.1%;但限行时段O3日平均为41.0 ±31.4ppb,高出前后非限行期10.8ppb,上升约36%;由于静稳天气有利于污染物积累,细粒子上升显著,日平均增长量约为11.5μg·m-3,但车辆限行在一定程度上缓解了可吸入颗粒物的上升。 (5)2007年夏秋季节,北京325米气象塔8、80、240m平台梯度观测结果表明,雾、霾、晴三种典型天气状况大气细粒子质量浓度垂直分布各有其特点,11.5-6日的雾天低层浓度明显偏高,6日从低到高3层PM2.5日均值分别为352.6±79.3、224.7±69.0、214.8±32.8μg·m-3;霾天的8.19-20日细粒子上下混合均匀,19日从低到高3层PM2.5浓度都在89.8±29.3、88.9±29.8、90.0±31.7μg·m-3;8.22-23日晴天细粒子昼夜变化明显,夜间在80m高度出现明显分层,23日80m以下平均值为32.6±13.1μg·m-3,240m平均值为27.4±13.5μg·m-3。雾天细粒子主要形成于局地,霾天细粒子污染表现为时空分布十分均匀的城市群区域污染特征且污染物积累;连续晴天则存在明显的细粒子清除。

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