重庆市主城大气灰霾形成机理及来源解析基础研究.docx

重庆市主城大气灰霾形成机理及来源解析基础研究”成果简介更新时间：2011-03-07字号：【大】【中】【小】【复制本页地址】 【关闭窗口】完成单位：重庆市环境科学研究院主要完成人：杨三明、周志恩、张丹、张灿、孟小星、郑建军、吴莉萍、张关丽项目编号：环科字2008（12）1.研究背景灰霾的形成有两方面原因：一是不利的气象条件。二是大气颗粒物（特别是细颗粒物PM2.5）和气体污染物的增加。灰霾影响大气环境质量，影响气候和能见度，影响人体健康，尤其是细颗粒物（PM2.5）会分别沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支气管炎等病症，长期处于这种环境还会诱发肺癌。同时灰霾还会加快城市遭受光化学烟雾污染进程。我国存在黄、淮、海地区，长江三角洲，四川盆地和珠江三角洲四大灰霾高发区，其中重庆是我国灰霾发生严重的地区之一。近年来，我市由于“蓝天行动”的实施，主城空气质量有明显好转，大气颗粒物浓度特别是PM10浓度已在下降，但灰霾出现的天数并没有减少，主要是因为灰霾组分中大部分为细颗粒物（PM2.5），而目前颗粒物控制着重在粗颗粒物上；同时，由于燃煤电厂和机动车保有量的快速增加，其排放的二氧化硫、氮氧化物相应的也在增加，而二氧化硫、氮氧化物是大气细颗粒（PM2.5）中硫酸盐、硝酸盐的前体物，实际上由二氧化硫、氮氧化物转换而来的硫酸盐、硝酸盐也在增加，其形成的细颗粒物粒度多属PM2.5。从灰霾发生的频率来说，重庆市主城区灰霾严重性已超过珠三角地区城市，但对灰霾的研究还没有开展起来。从2006年开始对PM10进行来源解析研究，但仍未深入到PM2.5。因此，需要对主城区细粒子和灰霾污染进行基础性研究，以摸清污染的基本特征以及各因素对主城灰霾的影响。2.研究内容（1）灰霾天气的确定和统计分析根据相对湿度、能见度（RH80%，能见度少于10公里）、结合野外定点拍摄，界定出本次研究的重庆市主城区灰霾天气条件。对1997-2008年间的灰霾天气以及灰霾等级进行统计分析。注：项目结题之前，新的灰霾标准还没有出台（2010年6月1发布），因此判断灰霾的标准利用的是当时学术界公认的标准。（2）重庆市主城区灰霾天气下颗粒物污染特征在以往PM10研究的基础上，对大气颗粒物PM10和PM2.5实行同步定点监测，分析PM10、PM2.5样品中的无机元素、有机碳/无机碳和水溶性离子；分析PM2.5及其组分在PM10中的分布规律；分析主城区灰霾天气下颗粒物的组分特征，并与非灰霾天气下的组分特征进行对比。（3）灰霾天气下颗粒物来源研究对重庆市主城区PM10进行来源解析。分析灰霾天气下颗粒物来源特征，并与非灰霾天气下来源特征进行对比。用因子分析法初步确定重庆市主城区PM2.5的污染源类别，结合重庆市污染源排放特征，引用南京、北京、香港等地区的PM2.5源成份谱，运用CMB模型，对重庆市主城区PM2.5进行来源解析。（4）重庆市主城独特的气象条件下大气灰霾的形成机理分析灰霾天气下温度、相对湿度、降水、风速、气压、云量等气象参数的特征以及主要大气污染物（PM10、SO2和NO2）的污染水平；估算各种气象因素和大气污染物对灰霾天气的影响。根据以上分析结果，结合气象条件，揭示灰霾与气象条件、颗粒物等大气污染物之间的内在关系，初步阐明灰霾形成机理。（5）根据研究结论，提出灰霾、细颗粒物污染控制措施及建议3.研究成果（1） 灰霾天气分布特征及气象特征重庆市主城区以中度灰霾天为主，占灰霾总天数的33.12%。重庆市主城春季发生灰霾的天数最多，其次为夏、冬和秋季。冬季虽然灰霾发生的天数较少，但主要以严重灰霾和重度灰霾天气为主。从月份分布看，3月份灰霾天数最多，其次为4月和9月，重度灰霾主要发生在3月和2月，严重灰霾主要发生在1月和2月。（2）灰霾天气下颗粒物污染及来源特征重庆市主城灰霾日PM10的平均浓度为比非灰霾高出23.1%；灰霾日PM2.5比非灰霾日高出26.9%。灰霾日PM2.5在PM10中的比例高于非灰霾日。灰霾日与非灰霾日颗粒物浓度均为春冬季较高，夏秋季较低。灰霾日下的各种水溶性离子组分、EC、OC、无机元素均高出非灰霾日。灰霾日SOC污染程度要高于非灰霾日。灰霾日下PM10的主要成分以OC为主，而非灰霾日以SO42-为主。源解析结果显示，灰霾天气下PM10的主要来源是道路扬尘、其次是汽车尾气和施工扬尘；非灰霾天气主要来源是汽车尾气尘、其次为二次粒子和道路扬尘。灰霾天气发生时，扬尘和汽车尾气的浓度贡献值增幅最为明显。颗粒物浓度在一定程度上影响了灰霾天气的等级，颗粒物浓度以及细颗粒物的浓度比重越高，SOC污染越严重，灰霾程度就越严重。（3）影响灰霾天气产生的因素及其分析空气中能见度的变化有一定的延续性，灰霾发生的前后两天的能见度相差较小。气压对灰霾天气产生的影响较大。升温的现象越明显，灰霾越严重。且逆温现象的出现对灰霾天气的产生有一定的影响。总体上灰霾当天的相对湿度均值要低于灰霾发生前一天相对湿度均值，这种趋势越明显，灰霾等级越轻。风速和云量在灰霾当天和灰霾前一日的变化不大，随着风速逐渐变小，云量逐渐加大，灰霾等级逐渐加深。灰霾期间，随着灰霾等级的加大，PM10、SO2和NO2浓度呈上升趋势，O3浓度表现出下降的趋势。灰霾前一日的浓度小于灰霾当天PM10的浓度，两者浓度的差异随着灰霾严重等级的增加而逐渐加大。灰霾发生后一天，大气污染水平加重的可能性较大。灰霾天气出现后，有较强的连续性，越是严重的灰霾天气，影响的范围越大，时间越长。因此，应该重视灰霾发生的35天。气象地形特征，污染源排放类型和地理分布，季节差异都会对灰霾的发生产生一定的影响，要准确预测重庆主城灰霾的发生，存在困难。初步统计分析，得出重庆主城灰霾发生的PM10参照基准浓度为0.094mg/m3。当第一天能见度在5km以上，第二天较前一日气温升高、气压下降、相对湿度下降、云量有所减弱时，会比较容易发生灰霾天气。（4）控制灰霾的措施及建议建议从两大方面对灰霾进行控制，一是对污染源进行控制；一是根据气象条件进行调控和预防。1）控制主要污染源：扬尘污染；机动车尾气污染；燃煤污染；区域联防联控。2）加强灰霾预测预报研究：开展灰霾天气测预报预警方法的研究和业务平台建设：为广大市民提供防御指引；为政府实行动态调控的环保措施的决策服务。3）根据气象条件动态调控：加强与气象部门的合作，根据气象条件的预测，对主要污染源实行动态调控。4）加强城市科学规划和生态建设。5）开展颗粒物对人体健康影响研究。6）深入系统开展灰霾研究。4.成果应用情况本研究的成果已经应用在其他在研项目中作为基础数据和研究结论，如“重庆市主城区环境空气质量综合管理项目深化蓝天行动，优化能源结构，控制主城灰霾”。另外，已发表论文如下：1.杨三明,周志恩,张丹.重庆市主城区可吸入颗粒物污染特征及防治措施.第四届环境与发展中国（国际）论坛论文集,2009:521-526.2.杨三明,张丹,周志恩,张灿.重庆市春季灰霾天气期间可吸入颗粒物PM10污染特征分析.第九次全国环境监测学术论文集（下册）,2009:660-663.3.杨三明,周志恩,张丹.重庆市主城区可吸入颗粒物污染特征研究.第九次全国环境监测学术论文集（下册）,2009:931-934.4.周志恩,杨三明,张丹,张灿.重庆市主城区PM10与能见度相关性研究.环境监测管理与技术,2009.6 ,21（3）:65-68.5.Can Zhang, Zhi-en Zhou, Dan Zhang, Xiao-xing Meng, Chong-zhi Zhai, San-ming Yang.Researchon PM2.5Pollution CharacteristicsinChongqingUrban Area.A&WMA International Specialty Conference.,Xian: May10-14, 2010:258-265.6.Zhou Zhien, Zhang Can, Zhang Dan.Impact of Atmospheric Pollutants on Visibility inChongqingMainCity.A&WMA International Specialty Conference.,Xian: May10-14, 2010:541.5.成果的意义 本项目在全面分析主城大气细颗粒物的理化特征及变化规律、来源的基础上，从灰霾形成的“物质条件”和“气