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基于高分辨率观测数据对西安市PM_(2.5)及其碳气溶胶的污染特性研究

作　者: 丁超
导　师: 张承中
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境科学
关键词: PM2.5 碳气溶胶 时段变化 来源分析
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文在西安市南郊设立城市大气颗粒物观测点，利用TEOM?系列RP-1400a环境颗粒物监测采样仪在2010.112011.12期间对西安市大气进行了高分辨率大气颗粒物实时监测和季节性样品采集。通过对数据的分析，探讨了大气气溶胶在不同时间尺度范围内的变化特征，同时对西安市不同季节大气颗粒物中碳组分的污染特征进行了对比分析研究。结果显示，监测期间西安市大气中PM2.5年日均质量浓度为99.20μg/m3，是我国环境空气质量标准（GB3095-2012）一级上限浓度的6.61倍，二级上限标准的2.83倍，说明西安大气中PM2.5严重超标。各季节日均质量浓度平均值从大到小排依次为：冬季（141.2μg/m3）＞秋季（98.42μg/m3）＞春季（87.69μg/m3）＞夏季（69.5μg/m3）。对2009.122011.11期间高分辨率PM2.5小时质量浓度进行了时间序列分析，结果表明，西安市冬、秋季节PM2.5污染较为严重，进入秋季后PM2.5质量浓度出现波动式增长，并在冬季期间达到全年最高水平，春季PM2.5质量浓度较冬、秋季低，在沙尘影响下产生明显波动，夏季PM2.5质量浓度处于全年最低水平。在对PM2.5（24小时）日均质量浓度进行分析后发现，春节期间（2月1号20号）由烟花炮竹的燃放加重了大气颗粒物污染，其中2月3日的PM2.5日均浓度达到了529.7μg/m3。对PM2.5样品中的含碳组分进行了高分辨率分析，结果表明有机碳OC、无机碳EC的污染的浓度冬季>秋季>春季>夏季。四季OC/EC值及OC、EC之间的相关性变化规律说明，春、夏、秋三季大气中碳气溶胶来源较为单一，主要为交通源，冬季碳气溶胶来源主要为燃煤源，交通源，生物质燃烧，但夏季大气碳气溶胶易发生二次转化。各季节PM2.5中TCA、OC、EC日变化均呈现出的双峰分布特征。SOC的估算分析表明：西安市大气中SOC的浓度主要受环境温度、太阳辐射以及污染源排放的综合影响，夏季大气中SOC日间变化较其它季节明显。西安市四季碳气溶胶污染源解析结果显示：冬季汽油车排放、燃煤排放较高，在总碳（TC）中的贡献率分别为44.16%，37.74%；春、夏、秋三季汽油车排放贡献率较高，分别达到了78.10%，80.94%和77.06%。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-22
  1.1 大气颗粒物的基本概念  10-12
    1.1.1 大气颗粒物及其分类  10
    1.1.2 大气颗粒物对环境和人体健康的影响  10-11
    1.1.3 国内外环境标准  11-12
  1.2 PM_(2.5)及其研究进展  12-17
    1.2.1 PM_(2.5)污染特征及形成方式  12-13
    1.2.2 PM_(2.5)的采样和分析方法  13-15
    1.2.3 PM_(2.5)的源解析方法  15
    1.2.4 PM_(2.5)的研究进展  15-17
  1.3 大气碳气溶胶及其研究进展  17-19
    1.3.1 大气碳气溶胶的概念  17
    1.3.2 有机碳和元素碳  17-18
    1.3.3 碳气溶胶的研究进展  18-19
  1.4 本文的研究内容和意义  19-22
    1.4.1 研究的目的和意义  19-20
    1.4.2 研究内容  20-21
    1.4.3 研究思路  21-22
2 样品采集与分析  22-30
  2.1 PM_(2.5)样品及数据的采集  22-27
    2.1.1 采样点的自然经济现状  22-23
    2.1.2 采样点位置  23
    2.1.3 采样时间  23-24
    2.1.4 采样仪器  24-27
  2.2 样品的测试与分析  27-28
  2.3 质量控制  28-29
  2.4 参数确定与表征  29-30
3 西安市 PM_(2.5)污染特征分析  30-42
  3.1 小波分析法原理  30-32
    3.1.1 小波变换定义  30-31
    3.1.2 小波变换  31
    3.1.3 小波分解及重构  31-32
  3.2 PM_(2.5)实时监测数据的小波分析  32-39
    3.2.1 PM_(2.5)浓度时间序列的年变化规律分析  32-35
    3.2.2 PM_(2.5)浓度时间序列的突变特性分析  35-36
    3.2.3 春节期间 PM_(2.5)质量浓度变化成因分析  36-37
    3.2.4 沙尘期间 PM_(2.5)质量浓度变化分析  37-39
  3.3 PM_(2.5)四季质量浓度特征分析  39-41
    3.3.1 PM_(2.5)四季变化分析  39-40
    3.3.2 PM_(2.5)四季时段变化分析  40-41
  3.4 本章小结  41-42
4 碳组分变化特征分析及来源解析  42-64
  4.1 PM_(2.5)中碳组分污染情况分析  42-46
    4.1.1 OC、EC 及 OC/EC 季节变化分析  43-44
    4.1.2 OC、EC 相关性分析  44-46
    4.1.3 TCA 的季节变化分析  46
  4.2 PM_(2.5)中碳气溶胶四季时段变化分析  46-52
    4.2.1 冬季 PM_(2.5)中碳气溶胶时段变化  48-49
    4.2.2 春季 PM_(2.5)中碳气溶胶时段变化  49-50
    4.2.3 夏季 PM_(2.5)中碳气溶胶时段变化  50-51
    4.2.4 秋季 PM_(2.5)中碳气溶胶时段变化  51-52
  4.3 PM_(2.5)中碳气溶胶污染源解析  52-58
    4.3.1 主成分分析原理和操作  53-54
    4.3.2 PM_(2.5)中碳气溶胶源分析  54-55
    4.3.3 大气中的总碳（TC）贡献率  55-58
  4.4 二次碳气溶胶特征分析  58-61
    4.4.1 二次碳气溶胶研究意义  58
    4.4.2 二次碳气溶胶估算  58-59
    4.4.3 PM_(2.5)中各时段 SOC 估算和其变化特征  59-61
  4.5 本章小结  61-64
5 结论及展望  64-66
  5.1 结论  64-65
  5.2 展望  65-66
致谢  66-68
参考文献  68-74
研究生在读期间的研究成果  74

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治 > 粒状污染物
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