北京市PM2.5和反應(yīng)性氣體濃度的變化特征及其與氣象條件的關(guān)系

江 琪,王 飛,張恒德,呂夢瑤(.國家氣象中心,北京 0008；.中國氣象科學(xué)研究院,北京 0008)

北京市PM2.5和反應(yīng)性氣體濃度的變化特征及其與氣象條件的關(guān)系

江 琪1*,王 飛2,張恒德1,呂夢瑤1(1.國家氣象中心,北京 100081；2.中國氣象科學(xué)研究院,北京 100081)

利用2012年全年北京市SO2、NOy、O3、CO和PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù),討論PM2.5和反應(yīng)性氣體的變化特征及其與氣象條件的相關(guān)關(guān)系.結(jié)果表明:北京地區(qū)2012年P(guān)M2.5平均質(zhì)量濃度為52.0 μg / m3,年波動范圍較大,特別是秋冬兩季,呈現(xiàn)出慢累積而快清除的變化特征;NOy、NO、CO、SO2與PM2.5質(zhì)量濃度增減呈相同的變化趨勢,O3變化趨勢相反;PM2.5質(zhì)量濃度0 ～ 25 μg/m3之間出現(xiàn)的頻率最高,為27%;NOy、NO、CO、SO2和PM2.5在風(fēng)速小于3m/s時,隨風(fēng)速增大均呈顯著的下降趨勢,其中PM2.5的下降率約為25 % / m /s,風(fēng)速大于3m/s后,污染物下降到較低濃度后趨于平緩;清潔天,相對濕度增大對PM2.5質(zhì)量濃度的影響不顯著,而污染天,在較高相對濕度下, PM2.5的質(zhì)量濃度迅速升高.

PM2.5；反應(yīng)性氣體；濕度；氣象要素

大氣污染是北京市目前突出面臨的城市環(huán)境問題,其污染機理復(fù)雜,影響因素眾多,具有明顯的復(fù)合型和區(qū)域性特征[1],處于煤煙-汽車尾氣型污染綜合作用的階段[2].PM2.5已成為大氣污染中最重要的污染源[3],其來源受人為的影響較大,工業(yè)、交通、烹飪等一次源排放以及氣態(tài)前體物的二次轉(zhuǎn)化等均為PM2.5的主要來源[4].監(jiān)測資料顯示,華北地區(qū)不僅有著高濃度的 PM2.5,同時也是 CO、SO2和 NOx等反應(yīng)性氣體濃度分布的高值污染區(qū)

[5],人為排放的大量氣體污染物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化形成的細粒子也已成為霾出現(xiàn)的重要原因[6].除污染源外,氣象因子是影響大氣污染物濃度變化的重要的影響因素之一[7],其通過多種方式影響污染物的稀釋擴散、積聚清除和傳播,在適宜的氣象條件下,特別是高濕環(huán)境和靜穩(wěn)天氣中,可以快速形成以大氣細顆粒物為典型特征的大氣污染過程.同時,不同氣象背景條件下大氣污染的化學(xué)特性也有著顯著的差異,如冬季 SO2在高濕的狀態(tài)下極易通過液相化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,而氣相氧化反應(yīng)速率則顯著降低[8-9].

國內(nèi)已有很多學(xué)者對大氣污染的化學(xué)組成和生消機制及其受氣象條件作用的影響進行了大量的研究,但仍存在一些不足:一方面,觀測時段分散,時間序列不完整;另一方面,氣象因子對污染物的研究多限于定性分析,缺乏定量的研究.本文采用北京市2012年完整的觀測資料,對大氣細粒子及其氣態(tài)前體物的理化特性進行分析,并結(jié)合氣象因素定量探討大氣污染的生消規(guī)律,以期為大氣污染的治理和防控提供參考

1 實驗方法

觀測地點位于中國科學(xué)院大氣物理研究所鐵塔分部(39°58′28″N, 116°22′16″E).采樣時間為2012年全年. PM2.5的觀測采用 TEOM(1400a, Thermo Scientific)熱電儀,基本工作原理是基于石英微量震蕩天平法.CO 、SO2、NO和NOy(所有含有活性氮的化合物統(tǒng)一稱為NOy)、O3的觀測設(shè)備均由美國熱電環(huán)境設(shè)備公司(Thermo Scientific)生產(chǎn),型號分別為:48I非分光紅外吸收法CO分析儀、43I脈沖熒光法SO2分析儀、42I高精度化學(xué)發(fā)光NO-NO2-NOx分析儀和49I 紫外光度法O3分析儀.研究所用到的氣象要素數(shù)據(jù)(溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、輻射等)均來自離采樣點約30m的北京325m氣象鐵塔觀測.

2 結(jié)果與討論

2.1 觀測數(shù)據(jù)整體介紹

北京市為暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,夏季炎熱多雨,秋季較為短促.2012年全年氣溫的平均值為 13.0℃;相對濕度介于 4.5%～92.2%,平均值達到 45.7%.風(fēng)速較大時段多伴隨北或偏北風(fēng)向,夏、秋兩季的平均風(fēng)速較小,春季平均風(fēng)速相對較大,為1.5m/s.整個觀測期間的降水主要發(fā)生在7、8兩月.

圖1 2012年全年P(guān)M2.5、反應(yīng)性氣體(SO2、NO、NOy、CO、O3)的質(zhì)量濃度及氣象要素的時間序列Fig.1 Time series of meteorological variables (relative humidity, temperature, wind speed, wind direction, precipitation and solar radiation); SO2、O3、NO、NOyand CO; PM2.5for the entire study during 2012

2012年全年,北京地區(qū) PM2.5的平均質(zhì)量濃 度為 52.0μg/m3,且隨時間波動范圍較大,并多次出現(xiàn)“鋸齒狀”變化過程,污染事件(PM2.5＞75μg/m3)與潔凈天(PM2.5＜25μg/m3)交替出現(xiàn),特別是對于秋、冬、春3個季節(jié), “鋸齒狀”變化特征格外突出,且“鋸齒”呈現(xiàn)非對稱結(jié)構(gòu),通常呈現(xiàn)為慢累積而快清除的變化特征,而對于夏季, PM2.5質(zhì)量濃度的起伏更多受日變化影響[10],“鋸齒狀”特征出現(xiàn)的頻率顯著下降.污染的積累過程通常從一次冷空氣過境后開始至下一次冷空氣到來之前.大氣污染物的積累過程與靜穩(wěn)的天氣狀況密切相關(guān)[11],污染天通常伴隨較高的相對濕度以及東、南方較小的風(fēng)速(＜～1.5m/s)[12-13],這樣的污染累積過程通常可以持續(xù)一天或幾天,使得污染物濃度累積達到最大值,污染的清除過程則通常伴隨氣象條件的改變,如風(fēng)速的加強,風(fēng)向的改變等.同時,一次污染過程一般持續(xù)較長的時間,有時甚至超過1個星期,而潔凈天的持續(xù)時間則通常較短,一般低于3d.

2012年的降雨約有 65%都發(fā)生于夏季,降雨的發(fā)生有利于PM2.5的清除,但夏季偏南風(fēng)的頻率為一年最高,偏南方向的氣流有利于高排放區(qū)直接排放的大氣細粒子以及由傳輸過程中與反應(yīng)性氣體經(jīng)氣粒轉(zhuǎn)化生成的二次顆粒物頻繁的進入北京[14];而對春季而言,冷空氣雖較為頻繁,但 PM2.5在冷空氣間歇期仍可以累積到較高的濃度.因此,春季和夏季的污染程度雖然低于秋冬2季,但也多次出現(xiàn)大氣污染事件.秋冬2季的大氣污染形勢更為嚴(yán)峻,污染天出現(xiàn)頻繁,PM2.5的平均質(zhì)量濃度分別達到 66.7,79.7μg/m3.對氣體污染物而言,春夏兩季的大氣輻射通量高于秋冬季,使得O3濃度較高,而除 O3外,各反應(yīng)性氣體的質(zhì)量濃度在秋冬季均顯著的高于春夏兩季,特別是對于 SO2,冬季燃煤排放使得SO2質(zhì)量濃度高于全年平均近2倍.

表1 2012年全年和各季節(jié)氣象要素、PM2.5及反應(yīng)性氣體濃度的統(tǒng)計Table 1 Summary of mass concentrations of PM2.5, reactive gas and meteorological elements

2.2 日變化趨勢

大氣細粒子的日變化形式受到多種因素的影響,如氣粒轉(zhuǎn)化、擴散條件、日間的光化學(xué)反應(yīng)和局地源排放等[7].各反應(yīng)性氣體和PM2.5的日變化如圖2所示,2012年,PM2.5的日變化曲線呈現(xiàn)雙峰分布,13:00和20:00附近出現(xiàn)兩個明顯的峰值,且20:00附近的峰值約為13:00附近峰值的1.2倍,這兩個時間均對應(yīng)居民的用餐時間,He等

[15]指出,餐飲排放是大氣中有機氣溶膠的重要來源,夜間邊界層高度下降,使得光化學(xué)反應(yīng)減弱,導(dǎo)致氣相VOCs在顆粒物表面更易凝結(jié),使得有機氣溶膠的濃度顯著增加[16],同時,有機氣溶膠是大氣細粒子中最重要的來源之一[17],因此, PM2.5在13:00和20:00左右的峰值與餐飲類氣溶膠的排放密切相關(guān),且夜間 PM2.5的峰值顯著的高于中午. PM2.5在上午09:00左右也有一個較小的峰值,一方面與居民烹飪早飯有關(guān)[18],同時交通早高峰的尾氣排放也使得其濃度有所升高. SO2全年的平均值較低,為 12.9μg/m3,高濃度的SO2主要出現(xiàn)在冬季,平均值為25.2μg/m3,而夏季的SO2平均濃度最低,僅為5.0μg/m3.SO2的日變化相對比較平緩,早上08:00左右濃度開始降低, 16時左右達到最低值,一方面邊界層升高對SO2起到一定的稀釋作用,另一方面,白天 SO2+OH生成H2SO4的光化學(xué)轉(zhuǎn)化率對SO2的消耗也使得其質(zhì)量濃度有所降低.對顆粒物中硫酸鹽的觀測結(jié)果也表明,硫酸鹽自午后濃度開始升高,在15:00左右出現(xiàn)一個峰值[19].NOy、NO、CO的日變化形式類似,均在早上交通高峰時段(08:00左右)出現(xiàn)濃度的極大值,此后,由于 O3濃度迅速升高及邊界層高度抬升的雙重影響,濃度均逐漸降低,并在下午16:00左右達到最小值,與此變化趨勢相反,O3濃度在 08:00左右逐漸升高,16:00附近達到最大值.

圖2 觀測期間各反應(yīng)性氣體和PM2.5濃度的日變化Fig.2 Diurnal variation of PM2.5and reactive gas conemtration for the entire study during 2012

2.3 各反應(yīng)性氣體與PM2.5質(zhì)量濃度的關(guān)系

由圖3可見,反應(yīng)性氣體NOy、NO、CO、SO2與PM2.5質(zhì)量濃度的增減呈一致的變化趨勢,在PM2.5質(zhì)量濃度＜150μg/m3時, PM2.5濃度增加的同時,NOy、NO、CO和SO2均表現(xiàn)出近似直線的快速增長趨勢,其中,NOy的增長速率最快,當(dāng) PM2.5質(zhì)量濃度由最低值增大到 100μg/m3時,NOy增加80μg/m3,NO其次,增加60μg/m3,SO2和 CO質(zhì)量濃度分別增加 18μg/m3和 3.5mg/ m3,O3則是在 PM2.5質(zhì)量濃度增大時呈緩慢的下降趨勢;當(dāng) PM2.5質(zhì)量濃度由 150μg/m3增大至250μg/m3,NOy、NO、CO、SO2均呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的變化趨勢,濃度變化不大,此時的 O3濃度在略微的下降后開始緩慢的升高;當(dāng) PM2.5質(zhì)量濃度大于250μg/m3后,NOy、NO、CO和SO2的質(zhì)量濃度開始加速上升,而參與光化學(xué)反應(yīng)的O3濃度也隨之升高,與之對應(yīng),O3的濃度開始呈現(xiàn)顯著下降的趨勢.與之前的研究結(jié)果相似[18,20],氣象要素對污染物濃度的累積和消散起到了舉足輕重的作用,PM2.5和除 O3外的反應(yīng)性氣體濃度的變化趨勢與相對濕度呈正相關(guān),而與風(fēng)速基本呈現(xiàn)負相關(guān),污染物濃度的升高一般伴隨風(fēng)速的減小和相對濕度的增大.同時,有研究表明,隨 PM1(亞微米細顆粒物,約占PM2.5的60% ～ 70%[21])質(zhì)量濃度的升高,PM1中有機物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)迅速降低,而PM1中無機組分如(硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、氯化物等)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則迅速升高[9,17],一部分原因是大量的 NOy、NO、SO2等反應(yīng)性氣體通過氣粒轉(zhuǎn)化作用生成了大量的無機鹽,使得無機物的比例有所升高,特別是在冬季,受采暖影響,SO2排放量大大提高,在相對濕度較大時,SO2更易通過液相化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鹽,造成PM1中硫酸鹽的質(zhì)量濃度大幅度的增加.因而,氣象要素的變化以及氣粒轉(zhuǎn)化作用共同影響了PM2.5和各反應(yīng)性氣體濃度的變化趨勢.圖 3h中, 2012年全年,PM2.5質(zhì)量濃度在0～25μg/m3之間出現(xiàn)的頻率最高,為 27%,說明清潔天的出現(xiàn)相對頻繁.高濃度的PM2.5出現(xiàn)頻率隨著污染的加劇而逐漸降低,而大部分時間(48 %),PM2.5的質(zhì)量濃度集中在25～100μg/m3.通過對2012年全年P(guān)M2.5的日平均值進行統(tǒng)計分析,全年共有135天超過國家細顆粒物空氣二級標(biāo)準(zhǔn)(PM2.5日平均濃度低于75μg/m3),超標(biāo)率為 37%,265天超過世界衛(wèi)生組織顆粒物空氣質(zhì)量準(zhǔn)則(PM2.5日平均濃度25μg/m3),超標(biāo)率高達73%.2012年北京市整體空氣質(zhì)量不容樂觀,大氣污染問題亟待治理和解決.

2.4 氣象要素對PM2.5和各反應(yīng)性氣體的作用

氣象條件對于污染物演化有多方面的影響,如:累積或消散、氣粒轉(zhuǎn)化過程和二次形成等

[5,22].由圖4可見,NO、NOy、SO2、CO 和PM2.5在風(fēng)速小于 3m/s時,隨風(fēng)速增大,均呈現(xiàn)出近乎直線的顯著下降趨勢,對于 PM2.5,風(fēng)速每增大1m/s,其下降率約為25%,各反應(yīng)性氣體中,NO的下降率最為顯著,風(fēng)速由最低值增大至 3m/s時,其質(zhì)量濃度下降78%.當(dāng)風(fēng)速達到3m/s后,NO、NOy、SO2、CO和PM2.5的質(zhì)量濃度均已下降到一個較低的水平,其中,PM2.5的質(zhì)量濃度已下降至20μg/m3,且隨風(fēng)速繼續(xù)增大,NO、NOy、SO2、CO和PM2.5的質(zhì)量濃度變化不大,均維持在一個較低的水平.與此結(jié)果類似,風(fēng)速對PM1、PM1各組分和 EC的作用也在北京不同季節(jié)的觀測結(jié)果中有所體現(xiàn)[7,23].因此,風(fēng)速對北京地區(qū)大氣污染物的清除和累積有顯著的作用,即風(fēng)速越小,氣象擴散條件越不利,大氣污染物越易累積,空氣污染的概率也就越高,而當(dāng)風(fēng)速大于 3m/s后,污染物的累積概率大大的降低.與 PM2.5和其它反應(yīng)性氣體不同,隨風(fēng)速增大,O3的質(zhì)量濃度呈現(xiàn)顯著的上升趨勢,在風(fēng)速達到 2m/s左右達到極大值,后隨風(fēng)速得增大變化不大,略有下降,推測其原因,在風(fēng)速小于 2m/s時,風(fēng)速加大使得垂直動量輸送隨之加強,有利于 O3從濃度較高的高空向下輸送[24],同時,風(fēng)速增加和湍流活動的加強也有利于白天光化學(xué)反應(yīng)對 O3的生成作用[25],而當(dāng)風(fēng)速增大到大于2m/s后,O3隨風(fēng)速的變化比較復(fù)雜,其原因有待進一步考究[26],本文中,風(fēng)速繼續(xù)增大對 O3略有清除的作用,但效果不顯著.

圖3 北京市2012年全年NOy、NO、CO、SO2和O3濃度及氣象要素與PM2.5質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig.3 The relationship between NOy、NO、CO、SO2、O3、meteorological element and PM2.5mass concentration in 2012, Beijing

為進一步探究風(fēng)速的稀釋作用,將相對濕度分為大于60%和小于60%2種情況,當(dāng)相對濕度大于60%時,對應(yīng)的風(fēng)速均小于3m/s.由圖4可見,除O3外,相同風(fēng)速下(＜3m/s),較高的相對濕度對應(yīng)更高的污染物質(zhì)量濃度,進一步證明了相對濕度的增大有利于污染物的累積,同時,較高的相對濕度也使得風(fēng)速的清除效率較相對濕度較小時顯著降低,以PM2.5為例,在相對濕度較大(＞60%)時,由最小風(fēng)速增大到2m/s時,其質(zhì)量濃度仍能維持在100μg/m3附近,下降率僅為9%,而相對濕度較小時(＜60%),其下降率可以超過 40%.對于 O3,較高的相對濕度對應(yīng)的O3濃度通常較低,這種低濃度O3,高水汽含量的對應(yīng)關(guān)系在其它觀測結(jié)果中也有所體現(xiàn)[27-28].同時,較高相對濕度下的 O3對于風(fēng)速增大基本無明顯的響應(yīng).北京地區(qū)2012年風(fēng)速平均僅有1.1m/s,且風(fēng)速小于3m/s的時段占全年的比例超過90%,因此,較為穩(wěn)定的天氣形勢有利于污染物的積累,使得北京極易出現(xiàn)大氣污染事件.

圖4 2012年相對濕度不同時,NOy、NO、CO、SO2、O3濃度和PM2.5隨風(fēng)速的變化Fig .4 Variations of NOy、NO、CO、SO2O3and PM2.5as a function of wind speed increasing in 2012 and classified with different relative humidity

圖5 2012年10月5～9日PM2.5濃度和風(fēng)速的時間序列(半小時平均值)Fig.5 The time series of PM2.5cont and wind speed on October 5～9, 2012 (half-hour average)

10月5～9日為一次典型的慢積累,快清除的大氣污染過程(圖5),冷鋒經(jīng)過北京境內(nèi)對PM2.5起到顯著清除作用后,5日夜間起靜穩(wěn)天氣形勢又逐漸建立,地面轉(zhuǎn)為弱偏南風(fēng)控制(風(fēng)速小于1m/s),南部的高濕氣團使得近地層相對濕度增大,PM2.5濃度從幾十μg/m3增大到 150μg/m3,短暫的污染后,6日夜間,一股弱冷空氣抵達北京,風(fēng)速短時間增大至2.5m/s,對PM2.5濃度有一定的清除作用,但冷空氣勢力較弱,最大風(fēng)速較小且持續(xù)時間較短,PM2.5濃度在 6日凌晨短暫的回落至60μg/m3,冷空氣過境后,北京地區(qū)的地面氣壓場逐漸轉(zhuǎn)為低壓輻合區(qū)控制,地面風(fēng)速普遍低于 1.0m/s,污染物水平擴散能力差.同時,500hPa高度場受低壓橫槽后西北氣流控制,高空云量較少,地面夜間輻射降溫顯著,并在近地層形成穩(wěn)定的逆溫層結(jié),同時,850hPa我國中東部有顯著的暖脊形成,使逆溫層厚度向上延伸,在北京等地形成“干暖蓋”,大氣垂直擴散能力差,水汽和污染物在近地面逐漸積聚,PM2.5在這一階段緩慢波動上升,整個上升過程持續(xù)了近3d,并9日凌晨達到400μg/m3的峰值.隨新一輪的冷空氣抵達北京,地面風(fēng)速突然增大至3m/s以上,PM2.5濃度在4h內(nèi)迅速跌落至50μg/ m3以下, 3m/s以上的風(fēng)速繼續(xù)持續(xù)3h,PM2.5得到徹底清除,濃度低于10μg/m3.

2.5 晝夜差異

圖6 NOy、NO、CO、SO2、O3及PM2.5白天時段和晚上時段質(zhì)量濃度的相關(guān)性Fig.6 Day-night comparisons of NOy、NO、CO、SO2O3and PM2.5concention

白天,受邊界層稀釋作用,污染物的質(zhì)量濃度通常較夜間時段有所降低,通過白天與夜間的相對濕度差也可以對污染物的日變化規(guī)律及相對濕度的影響進行研究.對白天和夜間時段的劃分依據(jù)輻射通量資料,如圖 6可見,PM2.5和各反應(yīng)性氣體的質(zhì)量濃度在白天和晚上時段都存在較好的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)(r2)均大于0.69,其中NO和NOy各自的相關(guān)性最好,相關(guān)系數(shù)均達到 0.9以上,反映出白天和夜間污染物的同源性.同時,除O3外,各污染物質(zhì)量濃度均是白天低于夜間,其中,PM2.5白天的質(zhì)量濃度較夜間下降 10%.有研究表明,大氣氣溶膠的一次組分(如氯化物、一次有機氣溶膠等)存在顯著的晝夜差異,而二次組分(如硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等)則沒有明顯的晝夜差異,因此,PM2.5質(zhì)量濃度的晝夜差異主要由其中的一次組分造成.污染物質(zhì)量濃度的晝夜差異與相對濕度有重要的聯(lián)系[7].大多數(shù)情況下夜間的相對濕度較白天有所升高,而較高的相對濕度有利于污染物濃度在夜間進一步升高.當(dāng)晝夜相對濕度差較大(超過15%)時,在較為清潔(PM2.5濃度小于75μg/m3)的背景條件下,PM2.5在晝夜的質(zhì)量濃度差不大,因此,清潔天時增大相對濕度對顆粒物的積累作用影響不顯著;而在污染(PM2.5濃度大于 75μg/m3)背景條件下,大氣中的細顆粒物已經(jīng)累積達到一定的濃度,此時較高相對濕度下使得 PM2.5的質(zhì)量濃度迅速升高,也使得白天較輕的污染形勢,在入夜后隨著相對濕度的升高而驟然加劇,達到重度或嚴(yán)重污染的量級,因此,污染越重,相對濕度的作用也就愈加顯著.較高的相對濕度通常伴隨靜穩(wěn)的天氣條件,有利于污染物的累積,同時受到水分的攝取和溫度的改變,對氣粒轉(zhuǎn)化過程也有明顯影響[29-30].對于氣體而言,除O3外,白天各反應(yīng)性氣體的質(zhì)量濃度均略低于夜間,而由于日間太陽輻射的作用,白天 O3的質(zhì)量濃度約是夜間的 1.36倍,與前文結(jié)論一致, 較高的相對濕度對O3的生成起到了抑制作用.而對其它反應(yīng)性氣體而言,與 PM2.5類似,較高相對濕度均有利于其質(zhì)量濃度的增大.

3 結(jié)論

3.1 2012年全年,北京地區(qū)PM2.5平均質(zhì)量濃度為 52.0μg/m3,隨時間波動范圍較大,并多次出現(xiàn)“鋸齒狀”變化過程,特別是對于秋冬春三季,通常呈現(xiàn)為慢累積而快清除的變化特征.

3.2 NOy、NO、CO和SO2與PM2.5質(zhì)量濃度的增減呈一致的變化趨勢. PM2.5質(zhì)量濃度在0～25μg/m3之間出現(xiàn)的頻率最高,為27%,2012年全年共有135d超過國家細顆粒物空氣二級標(biāo)準(zhǔn),超標(biāo)率達37%.

3.3 NOy、NO、CO、SO2和PM2.5在風(fēng)速小于3m/s時,隨風(fēng)速增大呈現(xiàn)出近乎直線的下降趨勢,其中,PM2.5的下降率為 25%/m/s;風(fēng)速大于 3m/s后,各污染物均下降到較低濃度后變化率趨于平緩.O3的質(zhì)量濃度隨風(fēng)速增大呈上升趨勢,在風(fēng)速達到2m/s左右達到極大值,后隨風(fēng)速增大變化不大,略有下降.

3.4 PM2.5和各反應(yīng)性氣體的質(zhì)量濃度在白天與晚上都有較好的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)均大于0.69,清潔天,增大相對濕度對 PM2.5的積累影響不顯著,而在污染背景條件下,較高相對濕度使得PM2.5的質(zhì)量濃度迅速升高.

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致謝：感謝中國科學(xué)院大氣物理研究所提供相關(guān)數(shù)據(jù).

Analysis of temporal variation characteristics and meteorological conditions of reactive gas and PM2.5in Beijing.

JIANG Qi1*, WANG Fei2, ZHANG Heng-de1, Lü Meng-yao1(1.National Meteorological Centre, Beijing 100081, China；2.Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China). China Environmental Science, 2017,37(3)：829～838

Based on SO2, NOy, O3, CO and PM2.5monitoring data of Beijing in 2012, the variation characteristics of PM2.5and reactive gas and the correlation with the meteorological conditions were discussed. The average mass concentration of PM2.5was 52.0μg/m3in Beijing, 2012. The results showed that PM2.5had a large range over year with a slow accumulation and fast clearance variation especially in autumn and winter. NOy, NO, CO and SO2showed the same trend with PM2.5changing, but O3changed in the opposite trend. The highest frequency of PM2.5appeared between 0～25μg/m3for 27%. NOy, NO, CO, SO2and PM2.5showed a rapid decrease at wind speed ＜ 3m/s, among them, the reduction rate of PM2.5was～ 25 % /(m/s). When the wind speed was ＞ 3m / s, the pollutants reduced to a lower concentration and tended to be gentle. It was not showed significant influence of PM2.5mass concentration with the increasing of relative humidity on cleaning day, but showed rapidly increase of PM2.5on pollution days.

PM2.5；reactive gas；humidity；meteorological elements

X51

A

1000-6923(2017)03-0829-09

江 琪(1989-),女,河北唐山人,碩士,主要從事大氣物理及大氣化學(xué)方面的研究.發(fā)表論文10余篇.

2016-07-18

國家重點研發(fā)計劃課題(2016YFC0203301);國家科技支撐計劃課題(2014BAC16B00)

* 責(zé)任作者, 助理工程師, Jiangqi89@163.com