深圳市灰霾与大气污染的机理关系研究(项目中期报告)-终稿

深圳市灰霾与大气污染的机理关系研究

深圳市灰霾与大气污染的机理关系研究

项目中期总结报告

北京大学

2009 年9 月3

目录

第一章项目概况 (1)

1.1项目背景 (1)

1.2研究目标和研究内容 (2)

1.3技术路线 (4)

第二章研究方案与技术方法 (5)

2.1 研究方案 (5)

2.1.1 采样点位的选取 (5)

2.1.2 在线监测、离线采样及样品分析方案 (6)

2.2 技术方法 (8)

2.2.1监测及样品分析仪器 (8)

2.2.2 数据处理 (8)

2.3 观测及分析的执行情况 (11)

第三章2009年上半年深圳市大气污染总体状况 (13)

3.1 气态前体物 (13)

3.1.1 二氧化硫 (13)

3.1.2 二氧化氮 (15)

3.1.3 臭氧 (16)

3.1.4 一氧化碳 (18)

3.2细粒子污染 (20)

3.2.1季节变化 (20)

3.2.2日变化 (21)

第四章2009年上半年深圳近地面大气细粒子污染特征 (22)

4.1 细粒子化学组成的时空变化特征 (22)

4.1.1季节变化趋势 (22)

4.1.2空间分布特征 (23)

4.1.3二次有机气溶胶污染状况 (25)

4.2加强观测期间细粒子的污染特征 (26)

4.2.1细粒子的化学组成 (26)

4.2.2 细粒子的粒径分布 (35)

第五章深圳市大气气溶胶垂直分布特征 (37)

5.1气溶胶垂直分布特征 (37)

5.2深圳市区边界层高度的变化特征 (43)

第六章2009年上半年深圳大气能见度水平变化特征 (45)

6.1 散射与吸收 (45)

6.2 能见度水平随时间变化 (45)

6.3 能见度日变化特征 (46)

第七章深圳大气能见度的下降与细粒子污染之间的机理关系模型 (48)

7.1 能见度下降与细粒子污染相关性分析 (48)

7.1.1 能见度及其影响因素 (48)

7.1.2消光系数与PM2.5质量浓度相关性 (48)

7.1.3 消光系数与细粒子化学消光组分的相关性 (49)

7.2统计相关模型的建立 (54)

7.2.1 忽略颗粒物的吸湿效应 (54)

7.2.2 模型中纳入相对湿度的影响 (55)

7.2.3 不同地域消光效率比对 (58)

7.4 细粒子各组分的消光贡献及其变化特征 (59)

7.4.1加强观测期平均消光贡献 (59)

7.4.2各组分消光贡献的时间变化趋势 (60)

7.4.3 各组分消光贡献的空间分布特征 (62)

7.4.4 化学组分消光贡献的总消光系数分布特征 (63)

第八章初步结论 (65)

第九章下阶段工作安排 (69)

第一章项目概况

1.1项目背景

深圳地处我国东南沿海，是改革开放的前沿城市。其所在的珠三角地区是我国经济发展最为迅速的地区之一，人口稠密，人类开发活动频繁。深圳市属于亚热带海洋性季风气候，夏季盛行来自海面的西南季风，雨量充沛；冬季主导风向东偏北，干燥少雨。全年平均气温23.4 ℃，平均相对湿度高达69.7%。

伴随着工业化进程，珠三角地区的大气污染日益严重。深圳在地理上连接内陆与香港，加上特殊的季风气候，其大气污染反映出一定的区域污染特征。深圳夏季盛行的西南季风挟带来海面上的清洁空气，加之此时大气混合层高，降雨频繁，因此空气质量较好，且大气污染以本地排放为主。但在夏秋季台风活跃期，深圳市则常处于台风外围下沉气流控制中，导致本地污染难于扩散，加之风向由偏南转向偏北带来内地污染，大气光化学反应活跃，产生的污染异常严重。深圳冬季盛行东北季风，带来内陆的污染气团，加之大气混合层高度较低，导致空气质量较差。此时外地传输与本地排放都有重要作用。因此，深圳的大气污染具有鲜明的季节特征。

近年来，随着大气气溶胶污染的加重，深圳市的能见度水平持续下降，甚至出现灰霾这类极端的大气污染事件。以日均能见度小于10 km为灰霾发生日的判断标准，深圳市在上世纪80年代以前几乎很少出现灰霾天气；而进入上世纪90年代后，伴随本地工业迅速兴起繁荣、机动车保有量急剧上升以及周边地区大气污染的输入，深圳市灰霾发生天数急剧增加。图（1-1）给出了1980年以来深圳市历年灰霾发生情况。从1990年起，深圳市灰霾年发生天数总体保持一个快速增加的态势，2007年更是创历史性的达到了231天。尽管有灰霾日统计口径的问题，但至少说明深圳市灰霾现象已相当严重。灰霾天气会显著降低区域环境空气质量、危害人体健康、降低城市景观审美甚至造成交通事故，因此迫切需要通过治理深圳市的大气污染来改善本地大气能见度状况。

图1-1 深圳市灰霾发生天数历史变化趋势

已有的研究结果表明，大气能见度水平由众多消光因素及其影响因素决定，包括颗粒物化学组成、浓度水平和粒径分布状况；气态污染物的浓度水平以及气象条件（如湿度、温度、以及风速风向等）。灰霾的发生，则往往是大气污染与气象条件或特殊天气类型共同作用的结果。

本研究项目在已有的研究基础上，结合北京大学在大气污染研究方面积累的丰富经验，采用先进的仪器分析及化学分析手段，通过掌握深圳市大气污染特征以及能见度水平，采用多种方法（包括理论模型和实验室验证等）来建立深圳市能见度水平与消光影响因素之间的定量关系模型，并采用PMF模型进一步分析出深圳市主要消光贡献污染源，从而为深圳市相关部门对控制大气污染和改善能见度水平决策提供基础支持。

1.2研究目标和研究内容

为了解深圳市能见度状况、理清深圳市各消光因素与能见度下降的关系并为控制大气污染和改善深圳市能见度水平提供数据基础和理论支持，本研究设定以下研究目标：

●掌握深圳大气PM2.5的详细化学组成；

●掌握深圳大气PM2.5污染随地点和季节的变化规律；

●掌握深圳大气PM2.5中主要消光组分的粒径分布特征及其作用；

●弄清深圳大气能见度下降与PM2.5中各污染组分之间的定量关系；