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中国中东部2013年雾霾形成机制-大气气溶胶和雾霾新见解

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:2013年以来,中国北部和东部地区出现数次持续数日的大范围严重霾污染事件,影响范围达140万km2。此次污染事件是中国环境空气质量实时监测网络建立后的首次区域性、大范围大气污染事件,引起社会各界广泛关注。

中国中东部2013年雾霾形成机制-大气气溶胶和雾霾新见解

霾污染的本质是大气细颗粒物的污染,不仅危害人体健康[1],而且对全球气候变化产生影响[2]。近年来,随着经济的快速发展以及城市化、机动车化进程的加快,中国大气霾污染频繁发生,并出现诸如京津冀、长三角珠三角以及成渝地区这几大雾霾高发区。2013年以来,中国北部和东部地区出现数次持续数日的大范围严重霾污染事件,影响范围达140万km2。污染期间的大气PM 2.5浓度严重超标,直接危害人体健康,并导致交通等居民日常活动受阻。研究大气污染的特征、来源、形成机制及其健康和气候效应,可以为大气污染防治提供理论依据,已成中国环境保护工作的当务之急。霾污染主要来自发电厂、工业生产、交通、生物质燃烧等人为活动所排放的一次颗粒物,以及SO 2、NO x、VOC等气态污染物的二次气-粒转化。燃煤是SO 2和NO x的主要排放源。随着机动车保有量的快速增长,机动车排放对城市NO x和颗粒物的贡献也越来越大[3]。燃煤取暖是中国北方冬季霾污染的主要来源[4,5]。每年5—6月份及10—11月份的农作物收获季节,生物质燃烧是霾的主要来源[6,7]。在霾污染期间,NO 3-、SO 24-、NH 4+等二次污染物显著升高[8,9],三者之和对PM 2.5的质量浓度贡献可达77%[7]。高相对湿度、逆温等气象条件,有利于气态污染物的气-粒转化而不利于其扩散,从而加剧霾污染[10 14]。除了本地排放外,区域传输对霾污染的形成亦有重要贡献[13,15]

2013年1月9—16日中国中东部的大气污染事件持续时间长、影响范围广、污染强度大,其间华北地区和华东地区大部分城市的小时平均PM 2.5浓度,都超过环境空气质量标准的上限500μg·m-3,且大气能见度急剧下降,导致交通受阻以及众多航班被延误或被取消,对居民日常生活以及人体健康造成很大威胁。此次污染事件是中国环境空气质量实时监测网络建立后的首次区域性、大范围大气污染事件,引起社会各界广泛关注。2013年1月,东亚冬季风有所减弱,导致近地面风速较低,有利于大气污染过程的形成[12]。基于京津冀地区11个大气观测站颗粒物和气态污染物的在线观测结果,污染期间气态污染物的气-粒转化速率显著上升,是污染形成的主要影响因素[16]。北京的大气观测数据显示了此次污染事件期间大气中的硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)较高[17],进一步说明二次化学转化对京津冀大气污染的形成贡献较大。基于颗粒物化学组分的在线观测(ACSM)结果,燃煤排放对污染物颗粒物中一次有机物的贡献最大,贡献率范围为20%~32%。同时,区域污染传输对北京污染的形成有明显贡献[18]。此外,模型模拟结果也表明,区域污染传输对京津冀大气污染有重要贡献[19,20]。在同期1月14—16日发生在南京的大气污染事件中,约15%的元素碳(EC)来自区域污染传输[21]。本章基于在北京(代表京津冀地区)、上海(代表长三角地区)以及花鸟岛(东海偏远岛屿,背景站点)同步采集PM 2.5样品,分析颗粒物的主要水溶性离子、元素以及黑碳(BC)等化学组分,并结合气态污染物、气象参数以及气团的后向运动轨迹,揭示2013年1月9—16日严重大气污染期间3个典型站点大气污染物的特征、来源及各地雾霾的形成机制。3个采样点的详细信息见表42-1。

表42-1 北京、上海、花鸟岛观测站的详细信息(www.xing528.com)

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