[珠江三角洲,气溶胶,典型]珠江三角洲秋季典型气溶胶污染的过程分析

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中国珠江三角洲地区水污染问题的状况与改善措施

中国珠江三角洲地区水污染问题的状况与改善措施中国珠江三角洲地区是中国最具经济活力和发展潜力的地区之一，然而，随着经济的快速发展，该地区也面临严重的水污染问题。

本文将对中国珠江三角洲地区水污染问题的现状进行分析，并提出改善措施。

一、水污染问题的现状1. 工业废水排放中国珠江三角洲地区拥有大量工业企业，庞大的产业体系带来了大量的工业废水排放。

一些企业由于技术设备和管理水平的不足，对废水的处理不尽完善，导致废水中的污染物无法有效去除，最终进入水体，造成水污染。

2. 农业面源污染中国珠江三角洲地区以农业为主导产业，农业活动带来的面源污染也是该地区水环境质量下降的主要原因之一。

过度使用农药和化肥，农业废弃物的不合理处理等问题，导致水体中农药残留超标、氮磷含量过高，对水生生物造成危害。

3. 城市污水处理不彻底随着城市人口的增加和城市化进程的加快，城市污水排放量也显著增加。

然而，目前珠江三角洲地区的污水处理设施并不完善，处理能力滞后于污水排放量的增加，导致有大量生活污水未经处理直接排放进水体，给水环境质量带来巨大压力。

二、水污染问题的改善措施1. 加强法律法规制定和执行制定和完善相关的水污染防治法规，加强环境监管力度，严格审批机制和责任追究，构建科学合理的水污染防治体系。

同时，还需要加大对违法行为的处罚力度，通过加大处罚力度来提高企业和个人对水污染的意识，从而推动水环境的改善。

2. 加强污水处理能力建设加大对城市污水处理设施的建设力度，提高处理效率和处理水平，确保城市污水得到循环利用或者安全排放。

同时，对农村地区也要加大污水处理设施建设的力度，推广集中式和分散式污水处理技术，提高农村污水处理的覆盖率和处理效果。

3. 推动工业企业升级鼓励和引导工业企业提升技术水平，优化生产工艺，减少废水的产生和排放。

同时，加强对工业企业的监管，确保符合相关排放标准，推动企业向清洁生产转型，减少对水环境的二次污染。

4. 加强环境宣传教育增加对公众、企业和农民的环境宣传教育力度，提高大众对水污染的认识和了解，倡导绿色生活方式和环保观念，形成全社会共同参与水环境保护的氛围。

珠江三角洲PM2.5高污染天气的区域污染特征分析

珠江三角洲PM2.5高污染天气的区域污染特征分析珠江三角洲PM2.5高污染天气的区域污染特征分析近年来，珠江三角洲地区的PM2.5污染问题日益严重，成为阻碍地区经济发展和居民健康的重要因素。

PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它们具有较强的吸附性和悬浮性，在空气中停留时间较长，对人体和环境健康具有较大危害。

在分析珠江三角洲地区PM2.5高污染天气的区域污染特征时，我们需要探究其来源、传输和浓度变化等方面。

首先，珠江三角洲地区PM2.5的污染来源主要包括工业排放、交通尾气、煤炭燃烧以及区域传输等。

工业排放是主要的污染源之一，该地区有着众多的工业园区和制造业企业，排放的工业废气中含有大量的颗粒物。

交通尾气也是重要的污染源，珠江三角洲地区交通密集，大量机动车辆在道路上运行，燃烧产生的尾气中含有大量颗粒物。

此外，煤炭燃烧也是PM2.5污染的重要原因，该地区仍然有大量居民使用煤炭作为能源，燃烧产生的烟尘中存在着大量的细颗粒物。

另外，珠江三角洲地区也会受到区域传输的影响，即来自远方其他地区排放的颗粒物随着大气风流的传输而到达该地区。

其次，珠江三角洲地区PM2.5的污染也显示出一定的季节性特征。

冬季是该地区PM2.5污染最为严重的季节，主要原因是气象条件的不利于污染物扩散和稀释。

冬季季风较弱，气候稳定，形成较强的逆温层，使得污染物积聚在大气中，难以消散。

而夏季则相对较好，由于季风影响，有利于湿润空气的流通，也有利于污染物的扩散和稀释，因此夏季PM2.5污染相对较轻。

另外，珠江三角洲地区PM2.5的浓度分布也呈现出明显的空间差异性。

一般来说，工业密集区和交通集中区的PM2.5浓度较高，而郊区和海岸线附近的浓度相对较低。

这是由于工业排放和交通尾气等污染源的分布不均导致的。

此外，地形对PM2.5浓度分布也有影响，如珠江三角洲地区由平原和丘陵组成，丘陵地势相对较高，易受污染物扩散的限制，因此丘陵地区的PM2.5浓度普遍较高。

珠江三角洲一次典型复合型污染过程的模拟研究

广东广州５０８；２华南理工大学环境科学与工程学院，１００．广东广州５００）１０６
摘要：用空气质量模式系统（利ＭＭ５ＣＭＱ－ＭＯＥ，拟珠江三角洲一次典型的复合型污染过程，究０、一ＡＳＫ）模研３Ｎ及能见度等的时空变化，分析各种气溶胶的质量比例以及对消光的贡献．拟结果来看，系统能很好的模拟此次过程中光化学烟雾标识物的时空分布，灰从模模式以及
ＡｂｔａｔＴｉｐｐｒｉｖｓｉａｅｅｔｍｐｒｌｎｐｔｌａｉｉｎｏ，ｓｒｃ：ｈｓａｅｅｔｇｔｄｔｎｈｅｏａｄｓａｉｒａｏｆ０３ＮＯｘａｄｖｓｂｌ，ｄｆｒｈｒａａｙｅｅａａｖｔｎｉｉｉｔａｕｔｅｌｚｄｔｉｎｙｎｈ
Ｇｕｎｚｏ，ｈｎｅｅｒｌｇｃｌｍｉｉｔｔｏ，ａｇｈｕ５０８，ｉａ２ＣｏｌｇｆｖｒｎｅｔｌＳｉｎｅａｄａｇｈｕＣｉａＭｔｏｏｏｉａＡｄｎｓａｉｎＧｕｎｚｏ００Ｃｈｎ：．ｌｅｏｒ１ｅＥｎｉｍｎａｃｅｃｏｎ
霾的发生、减弱再到进一步加剧的过程．Ｍ２ＰＰｌ的质量浓度份额平均为７．爱根核和积聚核的数浓度比巨核数浓度平均高３５占Ｍｏ９８％．

个数量级．溶胶质量权重中，酸盐所占的比重最高，Ｐ权重达到３％，碳为２％，机碳为１％，盐为７％，酸盐为２在在气硫占Ｍ２５１元素１有４铵．硝２％．平均相对湿度下，二次气溶胶对消光的贡献超过５％，在高相对湿度的情况下，次气溶胶对消光的贡献超过７％．见此次珠江三角洲地０而二０可区能见度恶化主要是由各种化学过程生成的细粒子引起．

珠江三角洲地区环境污染及治理的研究

珠江三角洲地区环境污染及治理的研究珠江三角洲地区位于中国华南，是中国重要的经济区域之一。

随着经济发展的不断壮大，环境污染问题逐渐凸显，已成为困扰当地政府和民众的一个重要难题。

本文将主要从污染现状、污染治理措施、存在问题等方面进行探讨。

一、污染现状珠江三角洲地区的环境污染主要表现在空气、水和土地三个方面。

1. 空气污染空气污染是最为突出的环境问题之一。

珠江三角洲地区的大型工业企业、机动车较多，排放了大量的废气和尾气，导致空气质量骤降。

据统计，2019年该地区PM2.5年平均浓度为39微克/立方米，比全国平均水平高出20微克/立方米以上。

2. 水污染水污染主要表现在工业废水和生活污水的排放。

这些污水含有大量的有害物质，排入河流和海洋造成严重的水体污染。

2019年三角洲地区约有3.2亿吨工业废水排放，其中几乎三分之一未得到有效处理。

此外，地下水也面临严重的污染问题，一些地方的地下水已经不能用于饮用。

3. 土地污染土地污染主要由于农药、化肥、工业废料等物质的排放所导致。

这些有害物质会经过降解和迁移，在土壤中长期残留。

近年来，随着土地利用压力的增加，土地污染问题也愈加突出。

珠江三角洲地区的部分土地已经受到污染，无法安全种植作物或用于建设。

二、污染治理措施为了缓解和治理珠江三角洲地区的污染问题，政府和企业开展了一系列行动。

1. 空气污染治理政府出台了一系列措施，严格限制工业排放和机动车尾气排放。

此外，加强空气质量监测和公布，引导群众选择绿色出行方式，提高环保意识水平等。

2. 水污染治理政府将水污染治理放在重要位置，加大投入力度和补偿措施。

企业也开展了节约用水、减少废水排放、重视生活污水处理等方面的工作。

同时，政府在重点地区提供了多种政策扶持和补助。

3. 土壤污染治理政府加大土壤污染整治的力度，通过进行地质勘探和测绘，发现和纠正农业面源污染、化肥、农药等非点源污染问题，开展重点区域土壤修复和生态建设等措施。

三、存在问题尽管珠江三角洲地区已经采取了多种措施来治理污染，但仍存在一些问题。

《2024年珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》范文

《珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》篇一一、引言珠江三角洲（Pearl River Delta，简称PRD）作为中国最发达的经济区域之一，其工业化和城市化进程的快速推进，也带来了严重的环境问题，其中气溶胶污染尤为突出。

气溶胶污染不仅对区域空气质量产生直接影响，还可能对气候、生态和人类健康造成长期负面影响。

因此，对珠江三角洲气溶胶污染的机理进行深入分析和数值模拟研究，对于改善区域环境质量、保护生态环境和促进可持续发展具有重要意义。

二、气溶胶污染的机理分析1. 气溶胶的来源与组成珠江三角洲地区的气溶胶主要来源于工业排放、交通尾气、生物质燃烧、扬尘等。

这些气溶胶主要由碳黑、硫酸盐、硝酸盐、有机物等组成，其中部分成分具有较高的毒性，对人体健康构成威胁。

2. 气象条件对气溶胶污染的影响气象条件如温度、湿度、风速、降水等对气溶胶的扩散、转化和沉降具有重要影响。

例如，低风速、高湿度和静稳的气象条件不利于气溶胶的扩散，容易导致气溶胶在局部地区累积，加重污染。

3. 化学反应与二次气溶胶的形成在珠江三角洲地区，部分气态污染物如二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等在大气中发生化学反应，形成二次气溶胶。

这些二次气溶胶对区域空气质量的贡献不容忽视。

三、数值模拟研究为了深入探究珠江三角洲气溶胶污染的机理，采用数值模拟方法进行深入研究。

具体包括构建区域大气环境模型，模拟气溶胶的扩散、转化和沉降过程，以及与气象条件的相互作用等。

1. 模型构建与参数设置选用合适的大气环境模型，如WRF-Chem模型等，根据珠江三角洲地区的实际气象条件和排放源情况，设置模型参数。

通过历史数据的验证和调整，确保模型的可靠性和准确性。

2. 模拟结果分析根据模拟结果，分析珠江三角洲地区气溶胶的时空分布特征、来源和去向。

同时，结合实际气象条件和排放源数据，探讨气象条件对气溶胶扩散和转化的影响，以及二次气溶胶的形成机制。

四、结论与建议通过机理分析和数值模拟研究，得出以下结论：1. 珠江三角洲地区的气溶胶污染主要来源于工业排放、交通尾气和生物质燃烧等，部分气态污染物在大气中发生化学反应形成二次气溶胶。

大气环境中气溶胶浓度的时空分布特征分析

大气环境中气溶胶浓度的时空分布特征分析近年来，人们越来越关注大气污染对健康和环境的影响。

而气溶胶是大气污染中的一个重要组成部分，对空气质量和气候变化都有着重要的影响。

本文将探讨大气环境中气溶胶浓度的时空分布特征。

为了了解气溶胶在不同地区的浓度分布，在全球范围内进行了多个观测站的监测与研究。

通过这些观测站的数据，我们可以看到气溶胶浓度在不同地区有着明显的差异。

例如，在沿海地区，气溶胶浓度往往较高，这是因为海洋中的盐粒进入大气中形成气溶胶。

而在内陆地区，气溶胶浓度相对较低，这可能与内陆地区的工业活动较少有关。

除了地区之间的差异外，气溶胶浓度还存在着明显的时空变化。

通过分析多年来的监测数据，我们可以发现气溶胶浓度在四季之间有着显著的差别。

在春季和夏季，气溶胶浓度通常较低，这可能与高温高湿的气候有关。

而在秋季和冬季，气溶胶浓度则会显著升高，这可能与人们燃煤取暖、工业活动等增加有关。

此外，气溶胶浓度还受到人类活动的影响。

城市中的交通尾气、工厂的排放物、农业活动等都会增加大气中的气溶胶浓度。

因此，城市通常比乡村地区的气溶胶浓度要高。

而且，在工业发达的地区，气溶胶浓度可能更高，这对空气质量以及人们的健康有着不可忽视的影响。

在气溶胶的时空分布特征研究中，还有一个重要的方面是不同粒径的气溶胶。

气溶胶的粒径不同，对健康和环境的影响也不同。

细颗粒物（PM2.5）是指直径小于或等于2.5微米的气溶胶颗粒，它们能够直接进入人体的呼吸系统，对健康造成严重影响。

因此，监测和研究细颗粒物的浓度分布是非常重要的。

总结起来，大气环境中气溶胶的浓度分布具有明显的时空特征。

地区不同、季节不同以及人类活动的影响都会导致气溶胶浓度的变化。

了解气溶胶浓度的时空分布特征，有助于我们更好地认识大气污染的形成机制，采取相应的控制措施来改善空气质量，保护人类的健康和环境的可持续发展。

珠三角地区典型城市重污染天气案例分析

珠三角地区典型城市重污染天气案例分析李庆旭;朱娟;吴锋;李锟【摘要】本文利用天气后报网站的2014年空气质量指数资料、香港科技大学网站的气象要素资料以及利用HYSPLIT－WEB模式，对广州、肇庆、珠海3个典型城市两次重污染天气过程和一次清洁过程进行对比分析，探讨了空气污染与气象要素的关系，结果表明：空气污染与气象条件有着密切的关系：1月的重污染天气过程主要由大陆冷高压变性出海引起，7月的污染过程主要受台风外围下沉气流影响；与清洁过程的气象条件相比，污染过程风速小，且存在逆温，不利于污染物的输送和扩散。

后向轨迹的分析进一步证明了珠三角城市间空气污染的相互影响，下风向的珠海受污染情况相比广州、肇庆有一定的延迟。

%Based on the air quality index( AQI) data from the tianqihoubao website and the meteorological parameters data from the HKUST website as well as HYSPLIT-WEB model utilization, the typical Air pollution processes and cleaning process in 2014 were compared to describe the relationship of air pollution and meteorological factors. The results showed that there was a strong synchronization in typical air pollution process in the three cities, a little delay in Zhuhai however. Moreover, the dominant pollutant changed as Air Quality Index ( AQI) . Air pollution was closely connected with weather process: the typical pollution processes were caused by Continental anticyclone which changed and removed to ocean in January and by the peripheral subsidence airflow of typhoon systems in July. Compared with the cleaning process, the speed of surface layer in haze process was smaller and there occurred Inversion, which were against thetransportation and dispersion of pollutants. The interaction effect of air pollution of cities in PRD was further confirmed by HYSPLIT model, which also showed there was a delay in Zhuhai due to the location in downwind direction.【期刊名称】《环境与可持续发展》【年(卷),期】2016(041)006【总页数】8页(P174-181)【关键词】珠江三角洲;空气质量指数;污染过程;清洁过程;气象条件【作者】李庆旭;朱娟;吴锋;李锟【作者单位】中国生态文明研究与促进会，北京 100035; 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101;深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，深圳518000;深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，深圳 518000;深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】X82珠江三角洲是我国三大城市群之一，随着工业化、城市化以及交通运输现代化的迅速发展，区域性、复合型空气污染特征日益突出，空气质量形势不容乐观。

珠江三角洲地区污染统计分析

以轻工业为主的这几个城市在聚类过程中较其他城市的综合污染相对较小所以把这几个城市归为较其他城市污染较轻的一23各类工业污染在城市中所占的比例与总结由于以上的聚类是对工业废水排放总量工业废气工业烟尘排放总量工业固体废物产生量这4个变量整合为综合因素对珠江三角洲地区的聚类但并不清楚各个变量在各城市的分布以及各个城市对这些变量所占的比重所以做出各变量的各市所占比例图可以清晰的看出珠江三角洲工业废水排放总量工业废气工业烟尘排放总量工业固体废物产生量究竟是哪些城市对其产生了主要影响
工业废气 (亿标立米)
3
工业烟尘排放总量
工业固体废物产生量
工业固体废物排放量
吨) 广深珠佛惠东中江肇州圳海山州莞山门庆 0.48 1.17 0.49 1.66 0.71 2.91 0.95 1.58 0.96 3511.61 1884.75 1518.05 3016.4 1909.08 2685.57 884.32 2629.29 1196.84
通过此模型预测的后 5 期数据为 0.0263，0.0269，0.0276，0.0282，0.0288。但此模型过程较为繁琐，为了使过程更加简便，通过编程用自适应过滤法对其拟合，并以此为基础，对其二氧化硫污染程度作出短期预测，同时也改善了该模型使其有更广泛的应用范围。最后综合上述结论，为将来污染的防范与治理提出部分参考意见。关键词：珠三角洲环境污染聚类分析典型相关分析 ARMA 模型
(万吨) 1.52 0.12 1 3.09 1.28 1.13 1.36 1.17 2.76
(万吨) 689.35 95.77 309.64 376.72 64.57 549.58 94.45 267 180.54
(万吨) 0 0.05 0 0.03 0.87 1.41 0 0 0

珠江三角洲气溶胶云造成的严重灰霾天气

珠江三角洲气溶胶云造成的严重灰霾天气珠江三角洲气溶胶云造成的严重灰霾天气一、引言近年来，珠江三角洲地区频繁出现严重灰霾天气，给人们的生活和健康带来了严重影响。

灰霾天气不仅降低了空气质量，还会导致多种呼吸道和心血管疾病的发生。

其中，珠江三角洲地区的气溶胶云是导致灰霾天气的重要原因之一。

二、珠江三角洲的地理环境珠江三角洲位于中国华南地区，包括广东省的珠江两岸以及香港和澳门特别行政区。

这一地区地势平坦，环境湿润，而且是中国最重要的经济区域之一。

然而，由于地理位置和人口密集度的原因，珠江三角洲也面临着诸多环境问题，其中之一就是严重的灰霾天气。

三、气溶胶云的形成机理气溶胶云是由空气中的气溶胶粒子组成的，而气溶胶粒子则是由大气中的各种微小悬浮物质形成的。

这些微小悬浮物质包括颗粒物、粉尘、化学物质等。

在珠江三角洲地区，主要的气溶胶来源有工业排放、机动车尾气、燃煤等。

这些排放物在大气中逐渐聚集形成气溶胶云，导致空气中颗粒物浓度升高。

四、气溶胶云对灰霾天气的影响气溶胶云参与了大气的光学过程、热力学过程和化学过程，进而影响了气象过程和空气质量。

由于气溶胶粒子的存在，空气中的水汽会在其表面凝结成云滴，形成云。

这样，大气中的水汽会减少，导致湿度下降，从而影响降水情况。

此外，气溶胶粒子还能够吸收或散射光线，改变大气中的辐射平衡，进而影响气温变化。

气溶胶云还会对大气中的化学反应产生影响。

例如，气溶胶粒子中的硫酸盐和硝酸盐等物质可以与大气中的气态物质发生反应，生成有害物质，如硫酸、硝酸等。

这些有害物质会降低空气质量，并对人体健康产生负面影响。

五、灰霾天气对人体健康的影响严重的灰霾天气不仅会降低空气质量，还会对人体健康产生严重的影响。

灰霾天气中的颗粒物和有害物质会刺激呼吸道，并进入人体肺部。

长期暴露在灰霾天气中，容易导致呼吸道疾病，如慢性支气管炎、肺结核等。

此外，灰霾天气中的颗粒物还可以穿过肺部进入血液循环，对心血管系统造成损害。

珠江三角洲地区城市土壤污染来源解析

珠江三角洲地区城市土壤污染来源解析珠江三角洲地区是中国经济最发达的地区之一，其中包括广州、深圳、珠海等城市，这些城市在工业化的过程中所产生的污染问题备受关注。

其中，城市土壤污染作为一种潜在的环境风险，对人类健康和生态系统产生着严重的影响。

本文将针对珠江三角洲地区城市土壤污染的来源进行解析，以期增加对该问题的认识和理解。

在珠江三角洲地区城市土壤污染的来源中，工业活动是主要的污染源之一。

这些城市拥有大量的工业企业，包括化工厂、电子厂、冶金厂等等。

这些工业企业通常使用各种化学物质，并且在生产过程中产生大量的废弃物。

这些废弃物中含有重金属、有机物、挥发性有机化合物等有害物质，一旦排放到土壤中，就会引起土壤污染。

比如，化工厂排放的废水中含有铅、汞等重金属，如果这些重金属进入土壤中，就会对农作物和地下水造成污染。

此外，城市建设和发展也是导致土壤污染的重要因素之一。

随着城市的扩张和建设，大量的土地被开发为建筑用地，原本肥沃的农田被层层堆积的混凝土所取代。

在城市建设过程中，许多旧工厂、废弃物堆放场地等被忽视，导致其中的污染物渗入土壤。

此外，城市中的交通运输也会释放大量尾气、涂料、轮胎磨损物等污染物，进而污染周围的土壤。

另外，农业活动也是珠江三角洲地区城市土壤污染的重要来源之一。

农业生产过程中大量的化肥和农药的使用会导致土壤中有害物质的积累。

尤其是在一些大规模农业生产区，化肥和农药的使用量更加庞大，长期的使用会导致土壤中残留有害物质的浓度升高。

此外，畜禽养殖也会导致土壤污染，畜禽粪便中的氮、磷等养分会渗入土壤，引起土壤肥力不平衡和污染。

最后，城市生活垃圾的处理也会对土壤造成污染。

随着人口数量和城市化的加速发展，大量的垃圾产生并得到处理。

然而，不合理的垃圾处理方式，比如填埋和焚烧，会导致废弃物中有害物质的释放，渗入土壤从而造成土壤污染。

尤其是对于一些难以降解的有害物质，如塑料、电子废物等，它们的寿命很长，容易积累在土壤中，对生态环境和人体健康造成长期的潜在威胁。

《2024年珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》范文

《珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》篇一一、引言珠江三角洲地区作为我国经济最发达、工业最集中的地区之一，近年来面临着严重的气溶胶污染问题。

气溶胶污染不仅对区域环境质量产生严重影响，还对人类健康和生态安全构成威胁。

因此，对珠江三角洲地区气溶胶污染的机理进行深入分析和数值模拟研究显得尤为重要。

本文旨在探讨该地区气溶胶污染的成因及传播机制，为有效控制和治理气溶胶污染提供科学依据。

二、气溶胶污染机理分析1. 排放源及影响因素珠江三角洲地区工业排放、汽车尾气、生物质燃烧等是气溶胶的主要来源。

此外，气候条件、地形地貌、交通状况等因素也会对气溶胶的生成和扩散产生影响。

2. 化学组成及转化过程气溶胶主要由硫酸盐、硝酸盐、有机碳等组成。

在特定的气象条件和化学反应下，这些成分会发生转化和复合，形成更为复杂的气溶胶颗粒。

3. 传播和扩散机制气溶胶在大气中受风力、温度梯度等因素的影响，发生长距离传输和扩散。

尤其在气象条件不利的情况下，如静稳天气，气溶胶易在局部地区积累，形成严重污染。

三、数值模拟研究方法数值模拟是研究气溶胶污染的重要手段之一。

通过建立大气扩散模型，模拟气溶胶的生成、传输、扩散和转化过程，从而预测和评估污染状况。

常用的模型包括大气化学传输模型、气象-化学耦合模型等。

四、珠江三角洲气溶胶污染的数值模拟研究1. 模型构建与参数设置根据珠江三角洲地区的地理、气象数据及排放源信息，建立大气扩散模型。

通过设置合理的参数，如排放源强度、气象条件等，进行模拟计算。

2. 模拟结果分析模拟结果显示，珠江三角洲地区气溶胶污染严重，且存在明显的空间分布差异。

工业区、城市中心等区域的污染程度较高，而郊区、农村等地区的污染相对较轻。

此外，模拟结果还揭示了气溶胶的传输路径和扩散趋势。

3. 验证与评估通过与实际监测数据进行对比，验证模拟结果的准确性。

同时，对模拟结果进行评估，分析模型的优缺点，为进一步改进模型提供依据。

五、结论与建议1. 结论通过对珠江三角洲地区气溶胶污染的机理分析和数值模拟研究，发现该地区气溶胶污染严重，主要来源于工业排放、汽车尾气等。

珠江三角洲典型大气污染源对有机气溶胶形成贡献的研究

珠江三角洲典型大气污染源对有机气溶胶形成贡献的研究一、本文概述珠江三角洲作为中国南部的重要经济区域，其快速的工业化和城市化进程带来了显著的环境问题，尤其是大气污染。

有机气溶胶（Organic Aerosol，OA）作为大气污染物的重要组成部分，对人类健康和环境质量产生了深远的影响。

本研究旨在探讨珠江三角洲地区典型大气污染源对有机气溶胶形成的贡献，以期为制定有效的大气污染控制策略提供科学依据。

在本研究中，我们首先对珠江三角洲地区的大气污染源进行了分类和识别，包括交通排放、工业排放、生物质燃烧以及自然源等。

通过对这些污染源的排放特征进行分析，我们发现交通排放和工业排放是该地区有机气溶胶形成的主要贡献者。

生物质燃烧在特定季节和条件下也会对有机气溶胶的生成产生显著影响。

研究进一步通过实验室模拟和外场观测相结合的方法，对有机气溶胶的化学组成、形成机制以及与污染源的关系进行了深入探讨。

结果表明，珠江三角洲地区的有机气溶胶主要由二次有机气溶胶（Secondary Organic Aerosol，SOA）组成，其形成过程与挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）的氧化和转化密切相关。

本研究还对珠江三角洲地区有机气溶胶的季节性变化和空间分布特征进行了分析，发现有机气溶胶的浓度水平与气象条件、污染源排放强度以及区域传输等因素密切相关。

通过构建空气质量模型，我们评估了不同污染源对有机气溶胶浓度的贡献比例，并提出了针对性的污染控制措施。

本研究为理解珠江三角洲地区有机气溶胶的形成机制和污染源贡献提供了重要的科学信息，对于制定和实施大气污染防治政策具有重要的指导意义。

通过本研究的深入分析，有助于推动珠江三角洲地区乃至更广泛区域的大气环境质量改善，保护公众健康，促进可持续发展。

二、研究方法本研究旨在深入探讨珠江三角洲地区典型大气污染源对有机气溶胶形成的影响和贡献。

为此，我们采用了多种研究方法和技术，包括实地观测、实验室分析、模型模拟和统计分析，以确保研究结果的准确性和科学性。

珠江三角洲秋季典型气溶胶污染的过程分析

珠江三角洲秋季典型气溶胶污染的过程分析刘一鸣;洪莹莹;张舒婷;王雪梅;范绍佳;冯业荣;樊琦【摘要】为了解大气中各物理和化学过程对气溶胶浓度的贡献情况，利用Models-3/CMAQ 模式系统对珠江三角洲(以下简称珠三角)秋季典型气溶胶污染进行研究.模拟时间是2012年10月，期间珠三角主要受高压系统的控制，在17日冷锋过境前后高压天气形势发生转变，风向从东北风转为偏东风.结果表明，珠三角秋季 PM2.5浓度呈现西高东低的水平分布特征，随着高度的上升浓度高值中心也向西南方向偏移；受大气边界层高度的影响，陆地上 PM2.5输送高度呈现白天高夜晚低的变化特征；过程分析结果表明源排放，水平输送和垂直输送是影响近地面PM2.5浓度变化的主要过程；本地污染物排放是城市中心(广州站)PM2.5浓度升高的主要原因，而在下风向位置(江门站)外来污染物的水平输送过程是PM2.5的最主要来源.%For the purpose of discerning the contributions of various physical and chemical processes to the aerosol concentration in the atmosphere, Models-3/CMAQ modeling system has been used to study the typical aerosol pollution in autumn over Pearl River Delta (PRD), China. The simulated period was October 2012, when PRD was under the control of a high-pressure system. The wind direction switched from north-east to east when a cold font passed PRD on October 17th. It was found thatPM2.5 concentration in the western part of PRD was higher than that in the eastern part, and the region of the highest concentration extended southwestward with increase in height. Influenced by planetary boundary layer height, PM2.5 was transported to higher altitudes in the daytime than in the nighttime on land. The results of process analysis showed thatemission, horizontal transportation and vertical transportation were the most important processes in the variations of PM2.5 concentration near land surface. Local pollutants emission was the most important factor of rising concentration in city center (Guangzhou site), while horizontal transportation of non-local pollutants was the major source of PM2.5 in the downwind area (Jiangmen site).【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】9页(P3017-3025)【关键词】珠江三角洲;Models-3/CMAQ模式;气溶胶污染;过程分析【作者】刘一鸣;洪莹莹;张舒婷;王雪梅;范绍佳;冯业荣;樊琦【作者单位】中山大学环境科学与工程学院，广东广州 510275;中山大学环境科学与工程学院，广东广州 510275;中山大学环境科学与工程学院，广东广州510275;中山大学环境科学与工程学院，广东广州 510275;中山大学环境科学与工程学院，广东广州 510275;广东省区域数值预报重点实验室，广东广州510080;中山大学环境科学与工程学院，广东广州 510275【正文语种】中文【中图分类】X513近年来,区域性空气污染问题日益严重,而天气形势对空气质量有着重要的影响[1-3],特别是位于亚热带季风区的珠江三角洲(以下简称珠三角),天气形势有着明显的季节性变化.Chen等[2]研究表明热带气旋和冷高压是造成珠三角地区空气污染的两种典型天气形势.在秋季,冷高压的控制使珠三角地区的空气污染情况较为严重[4],研究秋季气溶胶污染的形成过程对环境决策和管理有重要的意义.目前空气污染数值模式被广泛应用于研究全球各个地区的空气污染问题[5-8]. Models-3/CMAQ[9]模式系统具有很好的灵活性和多选择性[10],它主要应用于评价模式性能,模拟污染物浓度以及研究影响污染物浓度的物理和化学过程贡献[11].珠三角地区灰霾事件频发使能见度下降[12-13],邓涛等[14]研究表明,这种低能见度是由大气中各种化学过程生成的二次气溶胶细颗粒物所引起的.在2009年11月珠三角地区发生了一次重空气污染过程,余纬等[15]采用CMAQ模式对该过程模拟的结果表明高压脊带来的稳定层结和静小风条件是造成污染物浓度升高的主要原因.刘宁等[16]使用 CMAQ 中的过程分析方法,表明近地面 PM10主要来源于源排放和大气传输过程,而主要去除途径是大气传输,干沉降和气溶胶过程.在珠三角秋季气溶胶污染的形成机理方面,鲜有研究对整个月进行数值模拟并量化各物理和化学过程对气溶胶浓度的影响.本文采用Models-3/CMAQ模式系统对2012年10月的气溶胶污染事件进行模拟,通过分析 PM2.5的时空分布特征以及计算各物理和化学过程对PM2.5浓度的贡献值,对珠三角秋季典型气溶胶污染过程进行研究,以期为该区域的污染控制减排策略提供相应的理论依据.1.1 模式介绍Models-3/CMAQ是由美国环境保护署(U.S. EPA)研发的第三代空气质量模式系统,其气象场的输入由WRF[17]模式提供.如图1a细线方框所示,WRF模式采用三重嵌套网格,格距分别是36km,12km和4km,垂直方向共35层.WRF采用了Morrison双参数微物理方案,RRTM长波辐射方案,Dudhia短波辐射方案,Pleim-Xiu陆地表面方案,ACM2边界层方案,Kain-Fristsch 2积云方案以及单层城市冠层方案(Urban Canopy Model; UCM)[18].同时,WRF也加入了四维同化方案计算,能有效减少模拟偏差[19].污染源排放输入由SMOKE[20]和MEGAN[21]模式提供.其中点源、面源和移动源排放由SMOKE模式计算得出,源排放清单是在冯业荣[22]2006年搜集整理完成的数据基础上,根据统计年鉴中各地区的生产总值和机动车保有量,分别对面源和移动源按比例调整了排放量的大小,而点源在原来的基础上也进行了相应的更新.生物源则由MEGAN模式计算.图2所示为模式计算的PM2.5每小时排放量的空间分布,可见广东省东部、西部和中部各有一个PM2.5排放的高值区,其中PM2.5排放最大值区位于广州和佛山的交界处.图 1a粗线方框是CMAQ模式的网格范围,同样采用三重嵌套网格,垂直方向共24层,从WRF模式中的35层删减而来.模拟时间从2012年9月26日0:00时到10月 31日 0:00时(UTC),前 5d为冷启动时间.CMAQ采用了CB05碳键化学机制,AERO6气溶胶模式以及 ACM 平流计算方案,另外光化学速率是用模式模拟的气溶胶和臭氧浓度来在线计算的.1.2 过程分析方法过程分析是CMAQ模式里面的一个诊断模块,它包括集合过程速率(IPRs)和集合反应速率(IRRs)2种分析方法.IPRs给出每小时各个独立的物理和化学过程对污染物浓度的贡献值,而IRRs给出每小时各个独立的化学方程对污染物浓度的贡献值.在IPRs方法中,污染物浓度的变化是由 7种不同类型的物理和化学过程以及质量守恒调整项(ADJC)所决定的,7类物理化学过程包括源排放过程(EMIS),水平输送过程(HTRA),垂直输送过程(VTRA),干沉降(DDEP),云水化学过程(CLDS),气溶胶过程(AERO)和气相化学反应过程(CHEM).通过过程分析可以探讨上述不同过程对气溶胶浓度的贡献值,能更好的了解气溶胶污染的形成机理[23-36].1.3 观测资料与模式评估方法利用珠三角116个自动气象站的逐时观测数据(来自广东省气象局)对 WRF的模拟结果进行评估,而用62个环境监测站的逐时污染物浓度观测数据(来自广东省环境保护公众网)对CMAQ的模拟结果进行评估.监测数据的起止时间从10月1日0:00到10月31日0:00(UTC).通过计算观测平均值(OBS),模拟平均值(SIM),平均偏差(MB),均方根误差(RMSE),符合指数(IOA)和相关系数(R)对模拟结果进行评估,各个统计参数的计算公式参考蓝静[27]的文章,并做了站点的平均(图2).PM2.5是造成空气污染的首要污染物,图3是2012年10月PM2.5浓度和10m 高度风速的时间变化图,可以看到 PM2.5浓度和风速有明显的负相关关系,相关系数可达-0.63,并通过显著性检验.从东亚地面天气图(图略)可以看到在17日前珠三角地区主要受到大陆冷高压的控制,等压线在珠三角地区呈东北到西南走向,以东北风为主,风速均小于 2.2m/s,11日到 16日风速更是低于1.5m/s,而在这期间PM2.5浓度都高于70µg/m3,空气污染较为严重.17日,在珠三角地区有冷锋过境,风向偏北,风速迅速上升到3.3m/s,而PM2.5浓度也迅速下降到40 µg/m3以下.冷锋过境后,天气形势重新调整,在22日前后珠三角再次受冷高压控制,但等压线呈东西走向,风向偏东,风速也减小,不利于污染物扩散,PM2.5浓度也上升到65.3µg/m3.25日以后风速逐渐上升,到30日珠三角又迎来一次冷锋过程,大的风速使 PM2.5浓度下降到23.6µg/m3.3.1 模式验证表1给出了WRF模拟的温度、相对湿度和风速的统计参数,温度和相对湿度的IOA指数都达到了0.99,而R都超过了0.79,说明模式的模拟效果较好.从图4可以看到,风速模拟值和观测值的变化趋势基本一致,但 WRF对风速的模拟偏高.模式能较好地捕捉到17日和30日的冷锋过程中气象要素的变化特征.模拟结果和观测结果的偏差可能与WRF模式中使用的土地利用类型数据有关.由表2可以看出,CMAQ模拟的4种污染物的IOA和R都超过0.88和0.31,模拟的效果较好.但是 4种污染物的模拟结果都偏低,这可能是由于源排放的不确定性所造成的.从图5可以看到, 4种污染物模拟值的时间变化与观测值基本一致,而且4种污染物浓度的月变化也相似.模式都能比较好的捕捉到17日冷锋过境前后污染物浓度的变化特征.3.2 气溶胶水平分布特征PM2.5是气溶胶的重要组成部分,下面的分析都只考虑PM2.5.图6d是MODIS观测的月平均气溶胶光学厚度(AOD)的空间分布图,反映珠三角气溶胶浓度呈现出西高东低的水平分布特征.图 6a,6b和 6c是模式模拟的不同高度上 PM2.5月平均浓度和风矢量的水平分布图.由图6a可见,在广州、佛山和清远交界的地方出现浓度的最大值区,PM2.5浓度可达100µg/m3.从陆地到海洋,PM2.5的浓度逐渐降低.整个珠三角地区以东北风为主,在陆地上由于受到地形的影响,地表粗糙,使得风速较小,风向较乱;在海洋上光滑的下垫面使得风速较大,风向比较规整.受东北风的影响,污染物从东北往西南方向传输,使得江门等下风向地区PM2.5浓度升高,从而造成珠三角PM2.5浓度西部比东部高的分布特征.随着高度上升,风速增大,风向也从东北风转为东北偏东风(图 6b和图 6c).在东北风的作用下,向上输送的地表污染物也同时向西南方向输送,随着高度的上升PM2.5浓度高值区也向西南方向移动.对比模拟结果和观测结果可见,CMAQ模式能够较好的再现气溶胶浓度西高东低的水平分布特征,可以对模拟结果作进一步的分析.3.3 气溶胶垂直分布特征受大气边界层高度的影响,气溶胶的垂直分布也呈现日变化特征.由图7可见,22.0oN以南是南海地区,边界层高度在700m到900m之间,日变化不明显,PM2.5的浓度也很低;22.0oN以北是陆地,边界层高度的日变化明显.在中午 14:00,广州和佛山城市中心的边界层高度可达 1700m,比沿海和内陆地区高.陆地上 PM2.5浓度的等值线和边界层高度一致,说明边界层高度的发展有利于污染物的扩散,使地表PM2.5浓度降低.除了14:00,其他 3个时次陆地的边界层高度都比较低,只有100m到200m左右,这种条件不利于污染物的扩散,使得地面气溶胶浓度升高.在 20:00,边界层高度从中午的 1700m降低到200m,在剩余层上仍残余着白天向上输送的PM2.5,而在地面上PM2.5开始积累,浓度增大.从20:00到08:00,PM2.5逐渐积累,浓度也逐渐增大.在广州和佛山城市中心位置(23.1oN),源排放较大,存在 PM2.5浓度的高值区;23.6oN 附近地区由于南北临山,扩散条件差,导致气溶胶浓度较高.3.4 过程分析大气过程对 PM2.5浓度的贡献值有正有负,正值说明该过程使 PM2.5浓度升高,负值说明该过程使 PM2.5浓度降低.时间平均每小时各大气过程对PM2.5浓度的贡献值计算如下:式中:t表示每小时;T表示时间长度(日平均为24h,月平均为720h);p表示每个物理和化学过程;IPRp表示时间平均每小时大气过程p对PM2.5浓度的贡献值.贡献率的计算见式(2)和式(3):式中:Sourcep表示大气过程p对PM2.5浓度的正贡献值比率;Sinkp表示大气过程p对PM2.5浓度的负贡献比率.正贡献率和负贡献率的和各为100%.3.4.1 珠三角近地面水平过程分析如表3所示,源排放(正贡献率 61.8%)、水平输送(正贡献率38.2%)和垂直输送(负贡献率 93.0%)是影响近地面 PM2.5浓度的主要过程,其他过程,包括干沉降,云水化学,气溶胶过程和气相化学反应过程,对PM2.5浓度的贡献率相对较小.源排放对PM2.5浓度的日贡献较为稳定,日贡献值约为15.8µg/m3.水平输送和垂直输送之间的相关系数可达-0.98,呈现明显的负相关关系,反映大气污染物水平方向的辐合(辐散)对应着垂直方向的辐散(辐合).从月平均值来看,近地面水平输送对PM2.5浓度有正的贡献,而垂直输送有负的贡献,反映污染物从地面向上的输送过程会使近地面PM2.5浓度降低.由图8a可见,PM2.5浓度较高的时候对应水平输送的贡献值也较大(3日,14日,22日和27日),说明从珠三角平均结果来看,除源排放过程外,水平输送过程是PM2.5浓度升高的主要原因,但不同站点之间的情况并不一致,接下来将进行详细分析.3.4.2 珠三角垂直过程分析由图 8b可见,从大气整层高度上来看,源排放、水平输送、垂直输送和气溶胶过程对 PM2.5的贡献是最明显的,干沉降只在模式底层对PM2.5浓度有负贡献,其他过程对 PM2.5的贡献不明显.源排放只对低层的PM2.5浓度有正贡献,114m高度上源排放的贡献比低层57m高度上的要大,是由于较多的高架点源排放都在 100m左右的高度.在不同高度上水平输送和垂直输送对PM2.5浓度的贡献情况都是相反的:在300m以下,水平输送对PM2.5浓度的贡献为正,垂直输送对 PM2.5浓度的贡献为负;在300m以上,情况与低层相反.这反映垂直输送过程使近地面排放的污染物从地面向上输送,对近地面来说是 PM2.5汇,而对于高层大气来说是PM2.5的源;而水平输送过程是近地面PM2.5的源,却是高层PM2.5的汇.在500m以下,气溶胶过程对PM2.5浓度的贡献为负,气体-颗粒转化过程使得PM2.5的浓度减小;而在500m到1500m,大量的水汽有利于二次气溶胶的液相化学反应,从而使得气溶胶过程对 PM2.5有较明显的正贡献,特别是在836m 高度,正贡献达到最大.3.4.3 广州和江门站点过程分析结果的对比表 3给出了广州站和江门站月平均每小时各大气过程对近地面 PM2.5浓度的贡献率.结果表明,气相化学反应与气溶胶关系不大,因此对PM2.5浓度的贡献率为0.源排放、水平输送和垂直输送是影响PM2.5浓度的主要过程,其中垂直输送贡献率在两个站点中差别不大,但源排放和水平输送的贡献率却不一致.广州站位于城市中心,汽车尾气、工厂和油烟等排放源较多,源排放对PM2.5浓度有63.3%的正贡献率,而水平输送仅有35.6%的正贡献率,说明广州站PM2.5浓度升高主要是由本地污染物排放所造成的;江门站位于珠三角中心的西南方,污染物排放量比城市中心小,源排放对 PM2.5浓度只有 34.0%的正贡献率,比广州站小.在该月的主导风场下,江门站处于下风向位置,使得上风向的污染物往江门站输送,水平输送对PM2.5浓度有61.4%的正贡献率,比广州站大,说明江门站 PM2.5浓度的升高主要是由外来污染物经过水平输送过程所造成的.风向对局地的水平输送过程有重要的影响.从图9b可见,在17日冷锋过境前,珠三角吹东北风,江门站的 PM2.5从广州和佛山输送而来,从而使得PM2.5浓度升高,水平输送过程对PM2.5浓度的正贡献值较大(45.8µg/m3),PM2.5浓度也较大(80.4µg/m3);在 17日冷锋过境后,珠三角转为偏东风,从上风向来的气溶胶减少,水平输送过程对PM2.5浓度的正贡献值减小到31.3µg/m3,PM2.5浓度也减小到40.6µg/m3,而在27日由于风速相对较大(2m/s),污染物水平输送量较大,PM2.5浓度升高主要是由外来污染物的输送过程造成的.不同于江门站,广州站由于位于城市中心,风向转变前后上风向的排放量差别小,因此 PM2.5浓度和水平输送的贡献值变化不大(图9a).过程分析的结果是基于CMAQ对气溶胶浓度的模拟而来的,其中的不确定性主要来自于风速和污染物排放.风速模拟值偏高会导致污染物的水平输送量偏大,而污染物排放的估算具有很大的不确定性,从而造成模式模拟的污染物浓度与实际情况有所偏差,最终导致过程分析所得的贡献率存在一定的不确定性.但从模式的验证结果来看,过程分析的结果还是有较大的参考意义.4.1 Modles-3/CMAQ模式系统能较好的再现2012年 10月珠三角地区的气溶胶污染过程,模式模拟的气象要素和污染物浓度跟实测资料比较一致,并能捕捉到PM2.5浓度的时空分布特征.4.2 受东北气流的影响,珠三角地区的 PM2.5浓度呈现西高东低的水平分布特征.陆地上边界层高度的日变化使PM2.5在垂直方向上的输送高度也呈现白天高夜晚低的日变化特征:白天污染物垂直扩散显著,近地面空气质量较好,而夜晚边界层高度低至 200m,不利于污染物的垂直扩散,近地面空气质量较差;在海洋上边界层高度较低且日变化不明显,污染物浓度较低.4.3 在近地面,水平输送、垂直输送和源排放是影响PM2.5浓度的主要过程,干沉降,云水化学,气溶胶过程和气相化学反应过程对PM2.5浓度的贡献并不明显.近地面排放的污染物从地面向上输送,对近地面来说是 PM2.5的汇,而对于高层大气来说是PM2.5的源.4.4 广州站位于城市中心,PM2.5浓度升高主要是由本地排放的污染物所引起的;在该月的主导风场下,江门站位于下风向位置,PM2.5浓度升高主要是由外来污染物经过水平输送所造成的.风向对局地的水平输送过程有重要的作用.大气污染问题不仅仅是本地污染物排放的问题,而且与邻近地区污染物的水平输送也有很大的关系,珠三角大气污染的治理需要各个城市的共同努力.【相关文献】[1] Zhou Y J, Xiong Y L, Xiao W J, et al. 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珠江三角洲城市发展过程中的环境污染与对策

维普资讯
Hale Waihona Puke 珠江三角洲城市发展过程中的环境污染与对策
王菊
（南市规划设计研究院，徽淮南２２０）淮安３００
摘
要：章简要论述了珠江三角洲地区经济发展过程中水体污染、壤污染和固体废弃物污染，析了城市发展与环境污染的文土分
展模式难以为继，土地、源、口、境承载力严重能人环
主要为有机物质：油类、、化物、化物和重金石酚氟硫属等，每年流经珠江水域的各类污染物超过１Ｏ万ｔ。
１２近岸海域水质污染具有跨境性．珠三角地区与香港、门相距６ｍ，而近岸澳１ｋ因海水不但受到内陆上游区域污染，而且更直接受港澳
成的水体污染；市区以外的种植区，由于不合理在则
地施用农药、化肥造成的水土污染；包括大气污染还
潮水涨退导致总硬度、化物等严重超标，响饮用氯影
水水质质量。
物重力沉降或降水携带悬浮物进入地表环境造成的
珠江三角洲经济区的大中城市，如广州、深圳、海等珠城市，不仅城市人口增长快，而且流动人口多，固体废
弃物排放量大。加上目前这些城市的生活垃圾处理
仍然以卫生填埋方式为主。这些地区人均土地资源

《2024年珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》范文

《珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》篇一一、引言珠江三角洲（PPRD）作为中国乃至世界最具活力和发展潜力的经济区域之一，其空气质量与人们的健康和生活息息相关。

然而，近年来珠江三角洲的气溶胶污染问题日益严重，已成为公众关注的焦点。

本文将对该地区的气溶胶污染机理进行深入分析，并采用数值模拟方法进行研究，以期为该地区的空气质量改善提供科学依据。

二、珠江三角洲气溶胶污染现状珠江三角洲地区的气溶胶污染主要来源于工业排放、交通尾气、农业活动等。

这些污染物在大气中形成气溶胶颗粒，对空气质量和能见度产生严重影响。

近年来，随着该地区经济的快速发展和城市化进程的加速，气溶胶污染问题日益突出，给人们的健康和生活带来严重威胁。

三、气溶胶污染机理分析1. 排放源分析：珠江三角洲地区的气溶胶排放源主要包括工业排放、交通尾气、农业活动等。

其中，工业排放是主要来源之一，尤其是化工、钢铁、有色金属等重工业行业。

此外，交通尾气排放也是不可忽视的污染源。

2. 形成机制：气溶胶颗粒的形成主要受到大气环境、气象条件、排放源等多种因素的影响。

在大气中，这些污染物经过化学反应、凝结、吸附等过程，形成气溶胶颗粒。

此外，气象条件如风速、温度、湿度等也会影响气溶胶的扩散和沉降。

3. 健康影响：气溶胶颗粒对人体健康的影响主要体现在呼吸系统和心血管系统等方面。

长期暴露于气溶胶污染的环境中，可能导致呼吸道疾病、心血管疾病等健康问题。

四、数值模拟研究为了深入分析珠江三角洲气溶胶污染的机理和影响因素，本文采用数值模拟方法进行研究。

具体步骤如下：1. 建立模型：根据珠江三角洲地区的地理环境、气象条件、排放源等情况，建立气溶胶扩散和沉降的数值模型。

2. 参数设置：根据实际观测数据和文献资料，设置模型中的相关参数，如排放源强度、气象条件等。

3. 模拟运行：利用计算机进行模拟运行，得到珠江三角洲地区的气溶胶浓度分布和扩散情况。

4. 结果分析：根据模拟结果，分析气溶胶污染的成因和影响因素，为空气质量改善提供科学依据。

解“毒”珠江三角洲

解“毒”珠江三角洲作者：陈继革来源：《地理教育》2010年第10期改革开放以来，珠江三角洲在取得巨大经济成就的同时，在资源、环境方面也付出了沉重的代价，造成自然资源数量和质量下降，城乡环境污染严重，大气、水、土壤、生物被严重“毒”化，资源短缺与经济发展的矛盾日益突出，严重制约着该地区社会经济的持续快速发展。

1珠江三角洲的污水自1985年以来，富于水脉、航运便利的珠江三角洲，随着大量外资的涌入迅速工业化和城市化，崛起为外向型出口加工业密集的“世界工厂”。

经过二三十年的发展，这个珠江人海时冲击沉淀而成的、面积仅1万多千米2的区域内，创造了中国近三成的对外贸易额。

然而，奇迹的背后，却是被水利界赞为“南国少女”的珠江承受的隐痛。

据国家环保局发布的2006年中国环境状况公报，全国七大水系中，珠江水质状况最为良好，其干流和支流水质58％达到二类水标准，24％达三类水标准。

但悬于珠江三角洲大部分城市之上的水污染“红灯”，却一直高挂。

部分流经城镇河段和大部分内河涌水质，属于V类或劣V类水质，水污染治理任务仍然非常艰巨。

受到波及的不仅仅是珠江。

自2001年发布广东省海洋环境质量公报以来，珠江口海域已经连续六年被列为“严重污染区域”；2006年的监测结果更表明，海洋污染范围呈扩大趋势。

珠江三角洲天然水资源较为丰富，但是近几年来，一方面由于人口的增长和人类开发活动强度的不断加大，向水环境中排放的污染物日益增多，对水资源无序利用和管理模式不完善；另一方面由于珠江三角洲地区河网纵横交错、出海口众多，自然地理条件复杂，珠江三角洲地区水环境问题日益严重。

2珠江三角洲的赤潮赤潮是一种海洋生态灾害，即海洋中浮游生活的赤潮生物在短时间内爆发性繁殖或高度聚集，且引起水色异常(不一定红)。

其成因主要有：丰富的营养物质(排污)；强烈的阳光；停滞的海水；较高的水温。

主要危害是：海水缺乏氧气使鱼类死亡，或鱼类的食物死亡导致鱼类缺食而死；产生毒素，毒死鱼类；影响海洋生态系统。

珠三角秋季臭氧污染来源解析

珠三角秋季臭氧污染来源解析沈劲;陈皓;钟流举【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2015(037)001【摘要】秋季是珠三角臭氧污染最严重的季节,选取2004年秋季珠三角典型臭氧污染过程,运用臭氧来源解析技术等分析手段,研究珠三角臭氧污染特性,分析并量化各排放源区各类源对受体点的臭氧贡献.结果表明,东莞市对珠江口地区的臭氧峰值有重大贡献,下午2-3点东莞市前体物的臭氧贡献最大可达40 ppb;而广州市区的前体物排放主要影响顺德区和南海区.在珠三角,排放源区一般对下风向40 km范围内的地区臭氧贡献最大.秋季大多数情况下珠三角西部(江门东湖)臭氧受中部主要排放源区臭氧前体物排放与输送的影响很大,广州和佛山地区对江门东湖的臭氧峰值贡献达50 ppb左右.交通尾气排放对珠三角各受体点的臭氧贡献最大,交通源对重污染区受体点臭氧的贡献最高可达40 ppb～50 ppb.【总页数】6页(P25-30)【作者】沈劲;陈皓;钟流举【作者单位】广东省环境监测中心,国家环境保护区域空气质量监测重点实验室,广东广州510045;北京大学环境科学与工程学院,北京100871;北京大学环境科学与工程学院,北京100871;广东省环境监测中心,国家环境保护区域空气质量监测重点实验室,广东广州510045【正文语种】中文【相关文献】1.基于CAMx模型的珠江口东岸秋季臭氧来源解析 [J], 林楚雄;陈嘉晔;李红霞;游泳;许均政;李仕平2.我国典型钢铁工业城市夏季臭氧污染来源解析研究 [J], 姚诗音;魏巍;沈泽亚;王传达;牛元3.咸宁市大气臭氧敏感性和污染来源解析 [J], 任俊宇;朱宽广;谢旻;刘巍;高达;陈嘉胜;金宇宁;赵润琪;张林涛4.西宁市城东区夏季臭氧污染来源解析 [J], 李景;祁维斌;丛晓晓;温美玲;卢子健5.珠三角地区秋季臭氧生成敏感性时空变化模拟研究 [J], 叶绿萌;樊少芬;常鸣;司徒淑娉;王雪梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

海陆风环流中海盐气溶胶对大气影响的模拟

海陆风环流中海盐气溶胶对大气影响的模拟沈傲;田春艳;刘一鸣;申冲;陈晓阳;陈训来;王明洁;蓝静;樊琦【摘要】采用WRF-CMAQ模式对2013年9月9～13日珠江口一次典型海陆风过程进行数值模拟,并进一步探讨了在此类型环流系统下,海盐气溶胶及其对大气环境的影响.结果表明:珠江口附近海风环流一般在14:00左右开始形成,17:00左右发展最旺盛,且在珠江口沿岸形成扇形风系.在海陆风环流影响下,珠江三角洲地区陆地上Na+浓度从17:00开始增加,次日02:00左右达到最大,10:00以后开始下降.海盐气溶胶存在明显的氯亏损现象,其中白天的氯亏损情况远比晚上严重,细粒径的氯亏损情况比粗粒径严重.设置有无海盐气溶胶排放的敏感性试验进行对比研究发现:考虑海盐排放后,珠江口地区HCl,SO42-,NO3-的浓度均有增加,其中,HCl和NO3-的增加较多,SO42-较少.HCl浓度增加的高值在Cl-高值之前;SO42-浓度变化主要受海盐气溶胶排放中的硫酸盐组分影响;NO3-浓度变化则主要受氯亏损机制和NO3-干沉降过程共同影响.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2019(039)004【总页数】9页(P1427-1435)【关键词】珠江口;海陆风环流;海盐气溶胶;氯亏损;数值模拟【作者】沈傲;田春艳;刘一鸣;申冲;陈晓阳;陈训来;王明洁;蓝静;樊琦【作者单位】中山大学大气科学学院,广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室,广东广州 510275;中山大学大气科学学院,广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室,广东广州 510275;中山大学大气科学学院,广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室,广东广州 510275;中山大学大气科学学院,广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室,广东广州 510275;中山大学大气科学学院,广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室,广东广州 510275;深圳市国家气候观象台,广东深圳 518040;深圳市国家气候观象台,广东深圳 518040;广州市气候与农业气象中心,广东广州511430;中山大学大气科学学院,广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室,广东广州 510275【正文语种】中文【中图分类】X131.1海陆风是发生在海岸附近的由于海陆热力差异导致的一种局地环流,具有明显的日变化[1].国内外学者对此现象进行了大量的研究[2-3].近些年来,随着数值模拟技术的不断提高,MM5、WRF等中尺度气象模式得到广泛运用,为海陆风的研究提供了良好的工具.部分学者对国内外各地海陆风环流进行数值模拟和检验分析,均取得了较好的研究成果[4-7].研究表明,对于珠江三角洲地区,海陆风发生频率夏季大于冬季,并且海风开始和结束的时间都较晚[8].张立凤等[9]由Mass模式的诊断结果得到了珠江口地区海陆风风系分布的概念模型:吹海风时,珠江口沿岸存在扇形风系和扇形辐合带;吹陆风时,珠江口海面上存在东西两岸陆风的辐合. Ding等[10]和Lu等 [11]分别利用MM5模式对2001年9月和2003年整年的珠江三角洲地区海陆风变化进行模拟,均发现,夏秋季珠江口的海风形成时间较晚,一般为14:00以后,且珠江口会有较明显的扇形辐散风系.海陆风环流会对沿海地区大气中颗粒物的输送和反应有较大的影响[12-13],其中海盐气溶胶(SSA)是大气中最主要的自然源气溶胶之一[14],尤其是在海区和沿海大气,也是对流层中最大的颗粒物来源 [15].据估计,海盐气溶胶的全球通量每年为1´109~ 1´1010g [16].根据IPCC在2001年的报告估计,每年由于作用于海洋表面的风应力,大概有3.3´109g的海盐气溶胶进入海洋大气边界层[17].海盐气溶胶主要来源于海水飞沫,其主要化学组分也与海水相似,主要为Cl-,Na+,Mg2+,Ca2+, K+,S及Br-,且其关系比值也与海水中的相应比值接近.海盐气溶胶除了本身的排放外,还会因为氯化学反应过程增加沿海地区颗粒物的浓度,改变颗粒物化学组分.其中Cl-颗粒物易与H2SO4,HNO3等反应生成HCl气体而发生氯亏损现象:式中:g代表气态,cd代表凝聚态.国内外的研究中,学者们利用观测资料、实验室研究和数值模拟等方法,均发现海盐气溶胶会对空气中的部分物质产生重要的影响[18-21].研究表明,海盐气溶胶会使海洋和沿海地区的硫酸盐、硝酸盐、氨气和PM10浓度增加,而硫酸气体、硝酸气体、铵盐浓度减小,其中硫酸盐颗粒物的一次排放引起的,硝酸盐浓度的增加主要是由海盐气溶胶的氯化学反应引起的,且硝酸盐和硝酸气体的改变最为明显.目前针对沿海地区特有的海陆风环流系统对海盐气溶胶的输送及其影响方面的研究较少.本文选取2013年9月9~13日珠江口(PRE)地区的海陆风过程,利用三维空气质量模式CMAQ对此过程进行数值模拟,分析海陆风过程中珠江三角洲地区的气象场特征、海盐气溶胶的输送及其对沿海地区大气环境的影响.本文采用WRF-CMAQ模式系统:由中尺度模式WRF[22]提供气象场数据,并由MCIP[23]转换程序把WRF输出结果转化成为空气质量模式CMAQ[24]能读取的文件格式.排放源模块同时考虑了人为排放源和生物排放源.CMAQ利用气象模块和排放源模块的输入结果,对多种污染物的浓度进行计算.其中CMAQ的海盐气溶胶模块的优势在于,一方面考虑了海温的影响,另一方面更加注重海盐细颗粒物的模拟效果[25].CMAQ中海盐排放按来源区域分为广阔海洋面排放和沿海碎浪带排放.沿海碎浪带的海盐排放要明显高于广阔海洋面上的排放.对于广阔海洋面,海盐排放量计算公式参考文献[26],而对于沿海碎浪带,海盐排放量的计算参考文献[27],即在文献[26]公式的基础上假设沿海碎浪带的白浪占比为100%,且碎浪带的宽度为25m.在计算海盐排放时,需要对模拟区域中每个网格的广阔海洋面和沿海碎浪带的比例进行计算.本文利用ArcGIS软件从海岸线信息中获取这些数据.对于WRF-CMAQ系统模拟能力的评估已得到了验证[21],说明WRF-CMAQ系统总体上能较好地反映实际大气情况,为之后的分析提供较可靠的气象场和污染物浓度结果.本文使用的WRF版本为v3.6.1,模式采用兰伯特投影,中心位于(110°E,30°N).模拟区域采用三重网格嵌套(图1),水平格距分别为27,9, 3km,格点数为240×240,148×160,199×175.垂直方向分为27层,在大气边界层以下划分更细致一些.地形场资料采用的是欧盟联合研究中心(JRC)制作的GLC2009[28],分辨率为30s.气象初始场和边界场资料采用美国国家环境预报中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)的再分析资料,空间分辨率为1°×1°,时间间隔为6h.海温数据来自于NCEP根据卫星数据反演得到的全球实时(RTG)海温数据,空间分辨率为0.5°×0.5°.WRF模式采用的物理参数化方案包括:Lin微物理方案,Goddard短波辐射方案,RRTM长波辐射方案,Monin-Obukhov近地面层方案,Noah陆面过程方案,YSU边界层方案,Kain-Fritsch积云参数化方案,其中第三重网格不采用积云参数化方案,并采用了单层城市冠层模式(UCM).模拟时间为2013年9月7日08:00~9月13日08:00,其中前48h为启动时间.本文使用的CMAQ版本为v5.1,模拟区域采用三重网格嵌套模式(图1),水平格距与WRF模式设置相同,格点数分别为119´129,102´81,153´135. 垂直方向分为27层,在大气边界层以下划分更细致一些,最底层高度为22m.内重网格的化学边界条件由外重网格的模拟输出结果提供.模式模拟第1d的化学初始条件由模式默认的结果提供,第2d的化学初始条件由第1d的模拟结果提供.CMAQ模式采用的化学参数化方案包括:SAPRC07TIC气相化学机制,AERO6I气溶胶机制,AQKMTI液相化学机制,其中光化学反应速率根据模式模拟的气溶胶和臭氧浓度在线计算. 模拟时间为2013年9月8日08:00~ 9月13日08:00,其中前24h为启动时间.排放源部分,人为源排放采用清华大学制作的MIX2010排放源清单[29],生物排放源由MEGAN[30]模式计算得到.为具体研究海盐气溶胶对大气环境的影响,本文采用设置敏感性试验的方法定量得到海盐气溶胶对大气环境的贡献.基准试验(SACL)考虑了海盐的排放量,而控制试验(NOSA)不考虑海盐的排放量,对比2个数值试验的模拟结果即可得到海盐气溶胶对大气环境的影响.沿海地区海陆风会受到多重因素的影响.本研究综合不同学者对海陆风的研究以及研究区域的位置特点,对于海陆风的识别方法采用:V风分量为正值时,为向岸流即海风;为负值时,为离岸流即陆风.在24h内,V风分量发生变化且持续时间不少于4h,则认为有海风或陆风发生.V风分量持续时间为陆风或海风持续时间[31].取113°45′E,22°30′N(珠江口海上)做垂直层次上V风沿时间变化的剖面图(图2),可以发现,V风具有明显的日变化特征.这4d内,海风环流一般在午后14:00左右开始形成,17:00~18:00左右发展最旺盛,V风风速最大可达8m/s.海风一般可维持至次日凌晨02:00左右,其中10/11日海风维持到了次日06:00左右,且11日的V风强度在这4d中达到最大.相比海风,陆风的维持时间较短,一般仅能维持6h左右,强度也较小,V风风速一般为2~3m/s.垂直方向上,海风影响范围可达1000m,并且强度随高度的增加而减小.以9月11~12日海陆风过程为例,选取典型时刻(9月11日10:00、14:00、17:00,9月12日00:00、06:00、10:00)做珠江口10m风场与2m温度场叠加图(图3).可以发现,11日10:00,珠江口为较弱的离岸陆风,此时珠江口风速接近于0,陆地上风速也较小,约为2~3m/s,且无主导风向.但陆上温度已开始高于海上温度,温差约为2~3℃.下午14:00,珠江口开始形成向岸海风,海上风速最大达6m/s,海陆温差达8℃.由于珠江口特殊的地形,海风在珠江口处形成扇形辐散风系,这与张立凤等[9]的研究结果一致,且由于右岸温度略高于左岸温度,风系的西风分量要略强于东风分量.至17:00,海风发展最为旺盛,海上风速最大达8m/s,陆上风速最大达6m/s.此时珠江口东西两岸温度一致,风系的东西风分量也一致.随后,海风一直维持至12日凌晨6:00,此时由于陆上温度已普遍低于海上温度3℃左右,海风逐渐向陆风转变,并且由于海上的背景主导风,珠江口出现较强的东风分量.至10:00,海风已完全转变为陆风.其余几日与此类似,故不再赘述.选取11~12日海风强度最大时(11日17:00),沿113°45′E做V风的垂直剖面图(图4),可以发现,地面和高空存在明显的反向气流,且海风即将结束前风场分量V值有方向相反对峙区域,说明了海风对内陆的渗透距离.由图4可知,海风强度发展至最大时,海风可推进至23°5′N左右.由于珠江口位于22°45′N,可得知海风向陆地推进了20′,即为向陆地推进将近37km,可影响到广州中南部地区.在CMAQ模式中,海盐气溶胶各组分的占比如表1所示,其中氯盐和钠盐是海盐中的主要成分,各占55%和31%.而Na+化学性质不活跃,故常用于表征海盐气溶胶.模式中,海盐排放在海面上完成,物质的平流过程依赖于连续方程的质量守恒特性,而在垂直扩散上,模式采用的是非对称对流法ACM[32]的更新版本ACM2[33].在对流条件下(表面变暖时),被加热的空气通过浮力垂直运输,并与表面上方每个层次的环境空气混合,直到上升空气的温度等于周围环境的温度.由于该过程是由快速上升的窄气流和缓慢下降的宽气流所导致,所以垂直扩散是非对称的,在CMAQ计算期间通过使用ACM2,在线垂直分配生物源和点源排放.在非对流条件下(表面冷却时),垂直扩散由涡流扩散方法表示.涡流扩散是一种局部混合方案,并且使用与区域酸沉积模型[34]中相同的基于行星边界层(PBL)相似性的算法估算.2.2.1 基准试验中海盐气溶胶的分布选取113°35′E 23°N(广州南部)做垂直方向上环境中Na+质量浓度随时间的变化(图5).由于在CMAQ模式中Na+根据粒径大小不同分为核膜态、积聚态、粗粒态3种模态,其中粗粒态占比可达90%以上,故仅研究3种模态下Na+质量浓度的总和.可以发现,陆地上Na+本底浓度极低,一般不超过1μg/m3.在17:00左右,也就是海风强度最大时,该地Na+浓度开始增加,一般在第二日02:00前后达到峰值,最大可达7μg/m3.在陆风形成后,该地Na+浓度逐渐降低.在垂直方向上,Na+浓度随高度的增加而减小,最高可超过2500m,浓度相对较大区(³3μg/m3)一般分布在500m以下高度处.选取典型时刻(9月11日10:00,14:00,17:00;9月12日00:00,06:00,10:00)对模式最底层的珠江三角洲(PRD)风向与Na+质量浓度做叠加图(图6).可以发现,在11日10:00,由于盛行东风,珠江三角洲西部Na+质量浓度比东部高.14:00,海风刚开始生成,由于之前持续的陆风,陆上Na+浓度较低,此时海上Na+的浓度可达10μg/m3.17:00,海风强度达到最大,此时沿海陆地Na+浓度开始增加.此后,Na+一直向陆地推进.在12日00:00,整个海岸线地区Na+浓度达到最大,普遍可达10μg/m3以上,广州地区Na+可推进至24°45′左右,南部地区浓度较高.直至12日06:00,Na+推进至最远,中心浓度较大区数值可超过10μg/m3.并且由于此时的背景风为东风或偏东风,珠江口西部陆地Na+浓度普遍高于东部,广州南部Na+浓度也较高.12日10:00,珠江三角洲地区已全被陆风控制,陆地上Na+浓度也逐渐降至1μg/m3左右.2.2.2 基准试验中海盐气溶胶的氯亏损现象选取113°35′E 23°N(广州南部)做3种模态下Na+与Cl-在模式最底层的质量浓度总和随时间的变化(图7).可以发现,Cl-和Na+的变化基本同步,说明该地Cl-主要来源于海盐.除了每日00:00前后Cl-的质量浓度要高于Na+,其余时间均会低于Na+的质量浓度.并且在每日00:00前后,Cl-浓度达到峰值,16:00前后达到谷值.而排放初期的海盐气溶胶和海水成分一致,Cl-和Na+的摩尔比为常数1.16.对9月9~13日Cl-,Na+,Ca2+分别做摩尔浓度的比值,其中[Cl-]/[Na+]若小于1.16,说明出现了氯亏损状况;[Na+]/[Ca2+]若大于6,说明海洋源占优势[35].可以发现,9月9~13日,绝大多数时间海洋源气溶胶占优势,并且每日00:00前后,海洋气溶胶的浓度达到最大.此地一直出现较为明显的氯亏损现象,并且白天的氯亏损状况([Cl-]/ [Na+]约为0.1左右)要远比晚上([Cl-]/[Na+]约为0.85左右)严重,这与Cl-浓度变化曲线趋势一致.由9月9~13日3个模态(核膜态、积聚态、粗模态)下的摩尔浓度比值[Cl-]/[Na+](图8)可以看出,由于粗粒态下颗粒物的占比可达总颗粒物的90%以上,所以该模态下[Cl-]/[Na+]比值变化与3模态总和下的变化十分接近,但在核膜态和积聚态下,[Cl-]/ [Na+]比值要远小于粗粒态下的比值,且其变化趋势也与粗粒态下的相差甚远,说明细粒径下的氯亏损情况要比粗粒径下的严重.究其原因,由于细粒子在大气中停留时间长,比表面积大,发生反应的几率大,因而氯亏损可能也较多[36].由式(1)、(2)可知，Cl-会与酸性气体反应生成二次无机盐和HCl气体释放到大气当中,结果就是Cl-浓度减小,HCl浓度增加.选取113°35′E 23°N(广州南部)做Cl-质量浓度差值和HCl体积浓度差值以及NOSA试验模拟下的HCl体积浓度(图9(a)).可以发现,大气中HCl的本底浓度极低,一般仅能维持在0.2´10-9左右.考虑海盐排放后,该地HCl浓度最多可增加2.5´10-9,能占大气中HCl总和的92.3% (12日18:00).Cl-浓度增加的高值分别在9日23:00,11日01:00,12日00:00,13日00:00.而HCl浓度增加的高值分别在9日19:00,10日18:00,11日18:00,12日18:00.再选取113°45′E 22°30′N(珠江口海上)同样做Cl-质量浓度差值和HCl体积浓度差值和NOSA试验模拟下的HCl体积浓度(图9(b)),可以发现,海上HCl浓度增加的高值分别在9日15:00,10日16:00,11日14:00,12日14:00,均处在陆风转变为海风的交界时.可见,在陆风盛行时,陆地上许多污染物输送至珠江口海面上.当陆风转变为海风时,离陆地较远的新鲜海盐气溶胶输送至珠江口海面处,并在此通过氯化学反应生成HCl.18:00前后,由于此时珠江口海风强度达到最大,并且HCl作为气体比海盐颗粒轻,所以海上堆积的HCl又重被输送至陆地.到第二日00:00前后, Cl-输送至内陆,HCl浓度增加也一直维持在1´10-9左右.选取113°35′E 23°N(广州南部)分别做Cl-和SO42-质量浓度差值以及NOSA试验模拟下的SO42-质量浓度(图10).可以发现,大气中SO42-本底浓度较高,而考虑海盐排放后,SO42-浓度的增加量仅占大气中总SO42-的8.5%左右.由图也可看出,SO42-质量浓度差值的变化趋势与Cl-大致相似,两者的相关系数达0.82.由表1和公式(2)可知, SO42-浓度的增加量由2部分组成,一是海盐气溶胶中硫酸盐组分的直接排放,二是海盐气溶胶中的Cl-与大陆污染气团中的硫酸气体发生反应生成SO42-,但二者总体增加的量很少.SO42-浓度的增加中氯化学反应占的比重很小,主要是硫酸盐组分的直接排放.选取113°35′E 23°N(广州南部)分别做Cl-和NO3-质量浓度差值以及NOSA试验模拟下的NO3-质量浓度(图11(a)).可以发现,大气中NO3-本底浓度大多数时间极低,考虑海盐排放后NO3-浓度的增加量占大气中总NO3-的比值最大可达100%(9日16:00,10日22:00,11日15:00),在数值上NO3-浓度最多可增加10.36μg/m3(13日07:00),NO3-浓度增加量占总NO3-的比值最小也能达46.1%(10日07:00),说明大气中NO3-的变化绝大多数是由海盐气溶胶的氯亏损机制造成的.对比图10,NO3-质量浓度的增加量明显大于SO42-的增加量,可见,在氯亏损机制中, HNO3的置换反应要强于H2SO4的置换反应.在变化趋势上,NO3-浓度增加量的高值在Cl-高值前后均有出现.再选取113°45′E 22°30′N(珠江口海上)同样做Cl-和NO3-质量浓度差值和NOSA试验模拟下的NO3-质量浓度(图11(b)),可以发现,同HCl一样,珠江口海面上出现在Cl-高值前的NO3-高值也是出现在陆风转变成海风的时段,类似图9的分析,可以认为盛行海风将珠江口堆积的NO3-输送至陆地.出现在Cl-高值后的NO3-高值是由于盛行东风将台湾地区的NO3-输送至珠江口,随后通过海风输送至陆地,在此不作讨论.在高值后NO3-质量浓度的增加趋势随后会显著减小,是由于海盐气溶胶粒径较大,NO3-与其混合后受重力影响沉降到地面.从图11(c)可以看出,NO3-干沉降量的增加与NO3-质量浓度的减小有较好的一致性.3.1 珠江口海风环流一般在午后14:00左右开始形成,17:00~18:00左右发展最旺盛,强度较大,一般可维持至第二日凌晨2:00左右.陆风的维持时间较短,一般为维持6h左右,强度也较小.垂直方向上,海风影响范围可达1000m.海风发生时,珠江口处形成扇形辐散风系.3.2 用Na+表征海盐气溶胶来看,在17:00左右,沿海地区Na+浓度开始增加,第二日2:00前后达到峰值.在陆风形成后,Na+浓度逐渐降低,垂直方向上, Na+最高可影响到2500m以上高度,浓度相对较大区(³3μg/m3)分布在500m高度以下.内陆存在氯亏损现象,白天的氯亏损情况远比晚上严重,细粒径的氯亏损情况比粗粒径的严重.3.3 考虑海盐排放后,珠江三角洲地区HCl,SO42-, NO3-的浓度均有增加,其中,HCl 和NO3-增加的比例较多,SO42-则较少.在时间上,HCl浓度增加的高值在Cl-高值之前,SO42-浓度增加量主要受海盐气溶胶的硫酸盐组分影响,但贡献较少,NO3-浓度变化主要受氯亏损机制和NO3-干沉降过程影响,且其浓度增加的高值在Cl-高值前后均有出现.[1] Brook J R, Makar P A, Sills D M L, et al. 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气溶胶形成机理和污染现状

气溶胶形成机理和污染现状气溶胶污染物的形成机理和污染状况摘要:本文主要介绍有机气溶胶来源与形成的研究现状,有机气溶胶的化学组成特征。

一次有机气溶胶主要源于烹调油烟、机动车尾气、生物质燃烧、工业或民用燃油锅炉释放出的有机物,还有道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾、以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等. 大气中的半挥发性有机物可通过物理和化学吸附形成二次有机气溶胶,一些挥发性有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶,其主要前体物是芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物.关键词:一次有机气溶胶二次有机气溶胶;挥发性有机物;半挥发性有机物;颗粒物;有机碳Abstract: This paper describes the organic aerosol sources and research status, the formation of organic aerosol chemical composition characteristics. Once organic aerosols mainly from cooking fumes, vehicle exhaust, biomass burning, industrial orcommercial release of organic oil-fired boilers, as well as road dust, asphalt, brake dust, tire debris, outdoor cigarette smoke, as well as higher plant waxes, bacterial activity and herbs, etc. semi-volatile organic compounds in the atmosphere to form secondary organic aerosols through physical and chemical adsorption, a number of volatile organic compounds by gas-phase chemical reactions into a low volatile matter and the formation of secondary organic aerosol , the main precursors of aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, and olefins, paraffins, naphthenes, and unsaturated terpene oxides biological emissions.Keywords: secondary organic aerosols; volatile organic compounds ; semivolatile organic compounds ; particle; organic carbon 有机气溶胶是大气气溶胶的重要成分,在偏远地区大约占PM10的30%～50%，在污染严重的城市地区一般占PM2. 5和PM10质量的20%～60% . 无论在污染地区还是在偏远地区,有机气溶胶都是由数百种有机化合物组成的混的以及根据光化学和热力学反应计算出的应该存在的有机物种( Saxena et a l. ,1996) ,但识别出的这几百种有机化合物仅占颗粒物有机质量的10% ～40% ( Seinfeld et al. , 1998).Rogge 等(1993e)检测出的80多种有机化合物约占总有机物的13% ,只占细粒子质量的大约2%. 未鉴别出的部分包括腐殖酸、高分子量化合物、高极性化合物和不能分辨的环烷烃和支链烷烃混合物. 因此,人们对有机气溶胶的化学组成、浓度水平和形成机制还了解得很不清楚大气颗粒物中的含碳物质按测量方法定义为有机碳(OC)和元素碳( EC). 有机碳是碳氢化合物及其氧化物的混合物,占有颗粒碳的大部分,既有一次源也有二次源; 元素碳本质上是一次污染物,直接由化石燃料或生物含碳物质不完全燃烧排放.元素碳在大气颗粒物中通常包裹在有机物内部,因此,很难完全区分开元素碳和有机碳. 目前,关于不同排放源OC /EC比值清单已有一些报道. Gray等(1986)建立了Los Angeles盆地的OC、EC排放清单,并建议与此有机碳相关的总有机物的质量浓度为有机碳浓度乘以1. 2～1. 4,因此,有机碳通常被认为是表征有机物气溶胶浓度水平的一个指标.粒径分布是大气颗粒物的重要特征,它决定了颗粒物自身的性质和环境效应.颗粒物中某种化学组分的粒径分布特征反映出其来源,也决定了其在大气中的物理和化学行为. 颗粒物中含碳物质粒径一般分布在0. 1～5μm范围(唐孝炎等, 1990) ,这主要是由含碳物质的来源和形成过程所决定的. 大气颗粒有机物主要分布在亚微米粒径范围内,但质量分布呈现典型的双峰态,峰值在0. 2μm和1μm左右( Pickle et al. , 1990; Mylonas et al. , 1991 ).Offenberg等(2000)研究了5个粒径范围内( 0. 15、0. 45、1. 4、4. 1和12. 2μm)的含碳颗粒物,结果发现粒径在0. 15～0. 45μm间的有机物占颗粒物总质量的49% ,而粒径大于12μm的有机物只占3%.一次有机气溶胶的来源( Sources of p rimaryorganic aerosols)一次有机气溶胶的主要人为源是化石燃料和生物质的不完全燃烧,如汽油、柴油、煤、森林及草原大火、农产品残渣、木材及树叶、抽烟以及垃圾焚烧等燃烧过程的直接排放,这些过程主要释放细粒子(粒径< 10μm) ;其主要的天然源是植物排放和天然大火. 另外,生物的排放,如高等植物蜡、空气中悬浮的花粉和细菌、真菌孢子等微生物,植物草木碎片和土壤有机物质的风蚀作用所产生的一次有机气溶胶,以及某些工业活动,如石油精炼、焦炭和沥青生产、轮胎橡胶的磨损等非燃烧过程排放的一次有机气溶胶,主要形成粗颗粒模态. 随着人类活动的不断增加,人为源对有机气溶胶的贡献越来越大.有机碳在土壤来源、地壳贡献中一般占5% ～15% ,在汽油车排放中大约占70% ,在柴油车排放中大约占40% ,在居民木柴燃烧排放以及森林火灾排放中大约占50%, 在居民燃煤排放中大约占70% ,燃煤电厂排放中大约占2% ～34% ,这取决于污染控制的技术水平(Chow, 1995). 因此,污染源直接排放形成的有机碳因污染源类型的不同而不同. 燃烧过程如生物质燃烧、机动车尾气、各种燃油、燃煤、冶炼等排放的污染物中,有机碳和元素碳一般是伴生而存在的,而道路、土壤、建筑扬尘以及湖泊底泥等非燃烧过程排放的污染物中,有机碳一般是单独存在的. 燃烧过程中,燃料中的有机组分有的可能会直接排放,如VOC,有的则发生氧化、裂解,转化生成新的物质. 元素碳是燃料不完全燃烧的产物,或者是有机组分裂解的产物,在大气中相对较稳定;由于燃烧源排放的有机碳和元素碳存在相伴生的特点,近年来有机碳和元素碳被用以识别含碳气溶胶的污染来源,并进行二次气溶胶判别与估算(Castro et al. , 1999).烹调油烟是城市气溶胶的重要来源. 肉类烹饪产生的细粒子的排放速率要高于蔬菜烹饪2～3个数量级,所有食物操作过程产生的细粒子中主要化学组成都是有机碳,在肉类操作中没有检测到元素碳,而蔬菜操作中排放的元素碳占细粒子的比例不到4%. 肉类操作中排放的细粒子中主要的有机化合物为正烷酸、正烯酸,还有正烷醛和正烯醛、正烷酮、呋喃酮和胆甾醇;而蔬菜操作中主要化合物为正烷酸和正烯酸,还有少量正烷醛和正烯醛,没有检测到胆甾醇. 肉类物质中的有机物在加热、光照下以及在金属和不饱和脂存在下会脱氢形成R·,这些自由基与氧反应形成过氧自由基(ROO·) ,过氧自由基再与其它不饱和脂反应形成RCOOH·,然后发生一系列断裂,生成大量的断裂产物如醛、酮、醇、烃、酯、呋喃和呋喃酮等(Rogge et a l. , 1991). 植物油和肉类脂肪中主要成分是脂肪酸甘油酯,在烹饪过程中通过水解和氧化会释放大量的十六酸和十八酸,因此,在食物烹饪操作中排放量最大的化合物为正十六烷酸、正十八烷酸、顺292十八烯酸(油酸)和顺292122十八二烯酸(亚油酸)等. 胆甾醇是动物甾醇的典型代表,存在于动物脂肪中,在肉类食物烹饪过程中可以直接释放出来,未检测到其热解产物(Chow, 1995). 研究表明,洛杉矶地区肉类烹调释放的有机气溶胶占一次有机气溶胶总量的21% ,所检出的有机物包括烷烃、脂肪酸、不饱和脂肪酸、二元酸、壬醛、PAHs、呋喃、内脂、醇类、烯烃、类固醇、酰胺等.机动车排放是重要的颗粒有机物污染源. Rogge等(1993a)和Schauer等( 1999; 2002)利用台架测试指出,柴油车和无催化装置汽车的细粒子排放速率比较高,而有催化装置汽车的排放速率非常低.机动车排放的主要化学组分都是有机碳和元素碳,柴油车排放的元素碳含量明显高于汽油车排放,而有催化装置汽油车的元素碳排放要高于无催化装置汽油车;对有机碳来说,汽油车的排放要明显高于柴油车,无催化装置汽车排放的有机碳占细粒子的65%以上. 机动车排放的主要有机化合物分别为烷烃、烷酸、多环芳烃和二烯酸. 20世纪80年代中期的研究结果表明,无催化装置汽车的多环芳烃排放速率最高,超过有催化装置汽车的26倍以上,而大多数正烷酸主要是由有催化装置的汽车排放的;重型柴油车具有高的正烷烃和正烷酸排放率(Rogge et a l. , 1993a). 20世纪90年代中期的研究结果表明,中型柴油车排放最高量的是多环芳烃,其次为烷酸和烷烃,而无催化汽车主要排放多环芳烃和烷烃,有催化装置的汽车主要排放高分子量二元羧酸(十八碳二酸和十九碳二酸)和烷烃. 可见,机动车的类型、燃料组成和有无催化装置都会对颗粒有机物的排放量和化学组成特征有很大影响.生物质燃烧正日益受到全球关注. 据统计,生物质燃烧排放的颗粒物、有机碳和元素碳分别占大气颗粒物总量的7%、39%和86%. 大部分生物质燃烧是以热带草原大火和森林大火的形式发生,农田秸秆焚烧是生物质燃烧的第2种主要形式. 木柴燃烧是美国重要的细粒子污染源. 不同的地区燃烧的木柴类型是不同的,利用稀释通道采样方法, Fine等(2001; 2002)研究了美国南部和东北部主要树种燃烧排放的细粒子有机物; Hays等(2002)研究了不同树叶燃烧排放的细粒子有机物; Schauer 等(2001)研究了洛杉矶地区家庭取暖主要使用的木柴燃烧排放的细粒子有机物; Oros等人( 2001a;2001b)采用在污染源下风向直接采样的方法研究了不同树种野外燃烧排放的有机物. 木柴燃烧排放的有机气溶胶的组成与燃烧实验相关,壁炉实验产生的左旋葡聚糖是含量最高的有机化合物,硬木燃烧排放中第2大类物种是甲氧基酚类化合物,而软木燃烧排放的是甲氧基酚类化合物或二萜类化合物;野外实验中,硬木燃烧排放量最大的是羧酸类化合物,其次为烷烃、甲氧基酚类化合物,软木燃烧排放量最大的是二萜类化合物,其次为羧酸、甲氧基酚类化合物. 与壁炉实验相比,野外实验中左旋葡聚糖所占比例明显下降,甲氧基酚比例也下降,而二萜类和三萜类化合物比例上升. 壁炉实验和野外实验的差异来自燃烧条件的不同,壁炉燃烧时温度相对较高,燃烧比较充分,可以产生较多高温热解产物,如左旋葡聚糖; 而野外实验则采用大火和焖烧2种方式,产生较多的天然产物如羧酸、烷烃和一些二萜类化合物. 研究表明,麦收季节农田秸秆焚烧对北京市区有机碳的贡献高达40% (Duan et al. , 2004) ;美国洛杉矶地区居民木柴燃烧排放的有机物占一次有机气溶胶的14% , 冬季可达30%;丹佛地区冬季约20% ～30%的细颗粒物来自木柴燃烧(Rogge et a l. , 1998).工业或民用燃油锅炉释放出的有机物中,脂肪酸占42%～52% ,苯酸占6% ～23% ,烷烃占7% ～25% ,多环芳烃及其同系物占3% ～9% ,氯化物占6%～16%. 烷烃碳数范围是C19 ～C33,主碳数为C21、C23,可能来自油品中烷烃的直接排放或者其它化合物燃烧过程的转化. 脂肪酸碳数一般小于C18, 以C16 和C18 为主要物种( Rogge et a l. ,1997b). 有机氯化物在燃油过程中可能发生热裂解,产物作为催化剂可能会促进元素碳以及多环芳烃的形成. 燃料中Cl含量的增加不仅导致PAHs浓度增加,还可能进一步产生毒性更大的有机氯化芳香化合物.城市有机气溶胶的另外一些来源包括道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾,以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等. 在轮胎屑和道路尘中,主要有机化合物为烷烃和烷酸;轮胎屑中天然树脂是很重要的组成,而刹车尘中有痕量的天然树脂(Rogge et al. , 1993b). 机动车刹车垫的磨损产生的有机物包括少量烷烃(C19～C36) 、短链脂肪酸(C6～C9)及PAH,还包括可溶性的聚烯二醇醚和三乙基乙二醇醚等. 香烟烟雾中有大量的氮杂环化合物,其中尼古丁占氮杂环化合物的69%. 植物碎屑中,含量最高的化合物类别是正烷烃,其次为正烷醛和正烷醇二次有机气溶胶形成机制( Formation mechanismof secondary organic aerosols)二次有机气溶胶的形成是指气相中的有机气体氧化形成的低挥发性产物在粒子表面的浓缩、吸附,即挥发性有机物被氧化成半挥发性有机物和半挥发性有机物分配到颗粒相. 形成的二次有机气溶胶大多存在于粒径小于2μm的细颗粒物中.挥发性有机物从气相到颗粒相的转化主要有3种机制( Pandis et al. , 1992; Pankow, 1994). 第一,可挥发有机物在浓度超过饱和蒸汽压时,低饱和蒸气压的有机物凝结在颗粒物上形成二次气溶胶;第二,气态有机物在颗粒物表面以物理或化学过程吸附或吸收在颗粒物的内部,此过程可发生在亚饱和状态(L igocki et al. , 1989; Pankow, 1987) ;第三,气态有机物在大气环境中发生氧化生成低挥发性物质,进而生成二次颗粒物. 光化学烟雾是形成二次气溶胶的重要途径,其主要产物为有机硝酸脂和复杂有机化合物. 天然源和人为源有机气体均可形成二次有机气溶胶.半挥发性有机物通过物理和化学吸附可形成二次有机气溶胶. 通常将饱和蒸汽压低于临界蒸汽压4000Pa的物质称为半挥发性物质. 由于蒸汽压的限制,并不是所有存在于大气中的VOCs都能形成大气气溶胶. 一般认为, 6个碳以下的烷烃(甲烷到正己烷异构体) 、6个碳以下的烯烃(乙烯到己烯异构体) 、苯以及低分子量的羧基化合物等都不能产生有机颗粒物. 半挥发性有机物存在于气态,直到其浓度达到某个临界值时,吸附到合适的颗粒物表面或通过均相成核进入颗粒态,此时,半挥发性有机物在气相与颗粒相之间便达到热力学平衡. 可用Langmuir等温吸附理论定量描述大气中有机物的气固分配,有学者认为,颗粒物对有机物的吸附是由有机物的蒸汽压和颗粒物的表面积控制( Pankow,1994). 但有机物究竟是吸附在类似于液体有机膜的颗粒物表面上,还是吸附在颗粒表面的活性点上,或是二者的混合吸附,目前还没有结论. 但已经清楚的是,不同来源的颗粒物有不同的吸附特性,湿度对吸附有影响,可用化合物的液相蒸汽压或辛醇2空气分配系数描述化合物间的差异和温度的影响.大气环境中的气态有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶.一定条件下,大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物(Kamens et al. , 1999). 气态有机物在大气环境中还可通过颗粒物上的异相反应形成二次颗粒物. 气相反应产物进入颗粒相后,将与气态氧化剂发生进一步反应生成另一代产物; 通常,酸类对这些异相将起到催化作用,主要的催化剂有硫酸和硝酸. 这些酸催化反应包括水合作用、聚合作用、半缩醛和缩醛反应、醇醛缩合.形成二次有机气溶胶的有机前体物种类很多,如烷烃、烯烃、芳香烃和酚类等,它们主要来自人为源如化石燃料燃烧、生物质燃烧、有机溶剂的使用,以及自然源如植物排放、海洋源等. 已有研究表明,形成二次有机气溶胶的主要前体物是芳香族化合物如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物. 据估计,城市二次气溶胶的50% ～70%是来自甲苯、二甲苯、三甲苯等化合物. 树木等植被排放的天然源碳氢化合物也是二次有机气溶胶的重要前体物,包括萜烯(α- 蒎烯、β- 蒎烯、柠檬烯)和倍萜烯,还有异戊二烯. 二次有机气溶胶形成的通常只有碳数在7以上的有机物才能生成二次颗粒物( Fostner et al. , 1997; Limbeck et a l. , 1999; Holes et a l. , 1997; Blando et al. , 1998).有机前体物的氧化包括气相和液相氧化2个途径, 主要的气态氧化剂是臭氧、OH- 和NO-3(Grosjean et al. , 1989; Odum et a l. , 1996; Griffin et al. , 1999) ,它们均是光化学反应的产物. 有机前体物通过氧化反应生成的产物可能包括脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等,它们通常具有较高的极性和分子量,从而减小其挥发性. 而且,这些化合物主要是中间产物,需要继续氧化成半挥发性组分才能进入颗粒态. 在一定的条件下,大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物.近年的研究表明,不少VOCs可能在云或雾滴中通过液相氧化反应生成二次有机气溶胶. 液相氧化反应包括VOCs等有机前体物溶于液滴,随后被氧化成半挥发性有机物. 一般而言,污染源尤其是人为污染源所释放的VOCs多数难溶于水. 经过气相氧化反应生成溶解性较强的脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物,进而可以溶于雾滴中参与液相氧化反应. Blando等(1998; 2000)发现,云水雾滴中确实存在脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物. 这些化合物大多既存在于气态,又存在于液态,说明可溶性VOC参与云水或雾滴反应是可能的.Aumount等(2000)认为,云水中的高浓度有机酸主要来自液相氧化反应.二次有机气溶胶形成的另一个步骤包括凝结、吸收和吸附等途径. 凝结是最简单的气粒转化物理过程,不涉及VOC与气溶胶粒子之间的相互作用,可称为均相成核过程,类似于无机二次气溶胶如硫酸盐的形成. 早期研究认为,该过程是其气2粒转化的主要过程. 然而,近期一些研究表明,异相成核过程即VOCs 在气溶胶颗粒上的吸收或吸附过程,才是气粒转化的主导过程(Odum et al. , 1996; 1997a;1997b). 与前者比较,异相成核过程既取决于VOCs的性质,又与作为吸附点的气溶胶颗粒有关. Odum等(1996)通过烟雾箱模拟实验表明,气溶胶的量与有机气溶胶质量浓度密切相关,认为吸收或吸附过程是气粒转化的主导过程,因为凝结过程是不依赖于有机气溶胶浓度. 在气粒转化过程中吸收与吸附究竟哪个更为重要,目前尚无定论. 仅有研究表明,对城市气溶胶而言,吸收过程的重要性大于吸附过程(Liang et al. , 1997; Goss et al. , 1998).展望( Perspective)有机气溶胶的来源与形成日益受到科学家的广泛关注,其研究方向主要集中于大气中有机气溶胶的化学组成与浓度水平、天然和人为源一次排放有机物的物理化学特征、二次有机气溶胶形成的物理与化学过程、大气中有机气溶胶的来源识别以及有机气溶胶的环境影响. 为了完成这些研究和使其获得的信息更加准确,需要不断完善或开发有机气溶胶的采样技术和有机物种的检测技术.由于有机气溶胶是由多种有机物混合而成的细颗粒,而且某些有机物种的浓度水平较低,不同物种的挥发性、热稳定性等也存在较大差异,使得无论是环境空气还是污染源的有机气溶胶采集均较为困难,目前的采集方法对于有机物分析具有较大的不确定性. 因此,采样技术的研发十分重要. 有机气溶胶的总体污染水平目前是通过碳分析获得的OC、EC浓度定量描述,其中,有机物种的定性和定量是采用GC/MS方法测量,但该方法也仅仅能将10%～15%的气溶胶有机物解析为特定的有机化合物(Rogge etal. ,1993e) ,对极性、强极性有机物的分析尚存在局限性.近年来,化学衍生法被广泛应用于分析极性有机物,但也只能检测很少一部分极性有机物质. 可见,有机气溶胶的采样技术和有机组分的分析检测技术是有机气溶胶领域研究的重要方向.目前还不十分清楚二次有机气溶胶的形成机理,未能很好地认识二次有机气溶胶的反应动力学,而且也未能鉴别出大量的反应物,而只能用烟雾箱实验的结果经验推测和应用数学模式模拟计算有机颗粒的形成. 在测量和模拟挥发性有机物形成有机颗粒物的动力学和热力学方面,还应用了大量的经验估计. 因此,目前人们对二次有机气溶胶形成机制的认识还较为浅薄,这仍将是今后研究的重点与热点. 此外,环境空气中有机气溶胶有机组分的污染特征与来源识别的研究也是非常重要的研究方向,这对于研究有机气溶胶对人体健康、气候、能见度的影响以及与大气氧化剂反应形成的二次有机气溶胶都具有非常重要的意义.。