華東-華南地區(qū)大氣邊界層臭氧及相關(guān)污染物觀測及分布特征研究.pdf

1、本文基于山東半島高山站點和珠江三角洲兩個典型站點的野外觀測實驗，詳細闡述了對流層臭氧及相關(guān)污染物多物種連續(xù)在線觀測系統(tǒng)的建立及維護，對系統(tǒng)儀器的工作原理、操作規(guī)程、標(biāo)定維護規(guī)程進行全面地描述，并對實驗中所采用的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證規(guī)程作了系統(tǒng)的介紹。 根據(jù)在華北平原地區(qū)-山東泰山(海拔1534m，36.25°N，117.10°E)進行的5個月的大氣臭氧及其前體物一氧化碳觀測，針對中國華北-山東半島地區(qū)邊界層及對流層低層的臭氧及其

2、前體物的區(qū)域性時間空間分布特征及傳輸作用進行了較系統(tǒng)的研究。觀測發(fā)現(xiàn)泰山山頂臭氧濃度達到58(±16)ppbv，一氧化碳濃度達到393(±223)ppbv，反映了泰山地區(qū)較為嚴重的二次光化學(xué)污染，可能受該地區(qū)人為燃燒源排放的影響。在五個月的觀測期間，臭氧及一氧化碳的月季變化顯示臭氧在夏季達到最高值，在秋季最低，這是由太陽輻射及氣溫等氣象因素隨季節(jié)的變化引起的。在太陽輻射較強的夏季，伴隨高溫及靜風(fēng)等條件，臭氧的光化學(xué)生成過程得到較充分進行

3、，而在秋冬季節(jié)氣象條件不利于臭氧生成。這種現(xiàn)象也和全球其他同緯度的高海拔站點觀測結(jié)果相似。對于一氧化碳的月季變化，夏季高濃度主要是由于華北地區(qū)邊界層內(nèi)近地面較強排放源造成的，研究中也發(fā)現(xiàn)6、7月份期間的西伯利亞地區(qū)的森林大火也可能對夏季泰山一氧化碳的濃度有一定貢獻。臭氧和一氧化碳的化學(xué)關(guān)系在夏季呈現(xiàn)較好的正相關(guān)關(guān)系(r=0.6)，并且O3/CO為0.08ppbv/ppbv，遠遠低于同緯度的美國東部地區(qū)觀測結(jié)果(0.3～0.4ppbv/p

4、pbv)。此外，使用拉格朗日單粒子后向氣流軌跡方法對觀測期間的氣團活動進行研究。觀測期間內(nèi)的大部分氣團(76％)來源于華北地區(qū)及山東半島-華東地區(qū)的大氣對流層底層。夏季來自華北平原的氣團攜帶了較高濃度的臭氧和一氧化碳，說明夏季較強的太陽輻射和較強的邊界層對流活動使污染物可以混合到較高的高度。冬季主要盛行的西北氣團控制華北地區(qū)，較強的氣流對泰山地區(qū)污染物起到了較強的稀釋作用。氣流軌跡研究也表明華中地區(qū)以及東亞地區(qū)國家如日本、韓國等的長距離

5、輸送也對泰山地區(qū)污染物有相當(dāng)?shù)呢暙I。 基于在中國華南珠江三角洲地區(qū)相對背景站點及典型城市的多物種觀測結(jié)果，描述了不同大氣背景下的臭氧及相關(guān)污染物時空分布特征。研究發(fā)現(xiàn)廣州城市觀測點在冬季處于東亞季風(fēng)環(huán)流控制下并受到西北較強冷鋒過程的影響，同時受到局地氣象系統(tǒng)的影響。在某些特定氣象環(huán)境下仍然會出現(xiàn)較高臭氧濃度污染的情況，如在2月10日至20日之間連續(xù)出現(xiàn)臭氧小時濃度高于80ppbv的個例，最高臭氧小時濃度達到115ppbv。通過

6、分析不同風(fēng)向條件下代表氣團的污染物組成，研究了不同污染源團所代表的污染物排放源化學(xué)特征，并考察了污染物濃度分布與氣象因子之間的關(guān)系。通過考察連續(xù)高臭氧污染日的氣象因素和API數(shù)據(jù)推測其成因主要是由于局地排放源積累和局地穩(wěn)定的大氣結(jié)構(gòu)造成的。對于珠江三角洲北部背景站點的觀測，發(fā)現(xiàn)觀測期間數(shù)據(jù)明顯處于兩種不同的風(fēng)向條件之下，并代表了兩種化學(xué)性質(zhì)截然不同的兩類氣團，珠江三角洲北方中長距離傳輸氣團和珠江三角洲內(nèi)部氣團。通過分析其臭氧和相關(guān)污染物