南京大气黑碳气溶胶来源解析

时间:2022-03-03 09:37:58 公文范文 浏览次数:

zoޛ)j馐B-ןinVƫnPB/iMy Buuiי代表大都市基本环境特征。

1.2 观测仪器

美国Magee公司生产的AE-31型黑碳仪,主要由采样室、进气管线和抽气泵及流量控制系统、光源电路系统、光检测器系统以及控制计算机等部分组成。观测过程中,黑碳仪的采样流量为5L?min-1,并连接PM2.5的采样切割头,每5min做一次循环观测。

1.3 数据分析模型

七波段黑碳仪AE-31(λ=370,470,520,590,660,880,950nm)获得黑碳气溶胶在不同波段下的质量浓度和光学特性。运用Aethalometer模型定量分析化石燃料燃烧(BCFF)和生物质燃烧(BCBB)排放的BC。

1.4 数据质量控制和质量保证

观测期间,仪器都要按照操作规章做日常的标定。所有在线观测数据均进行数据的质量控制,剔除无效数据,保证数据的完整性和有效性。

2 结果与讨论

研究表明,城市大气中化石燃料(fossil fuel,FF)和生物质燃料燃烧(biomass burning,BB)是BC的主要污染来源[7],其中化石燃料类型包括汽油车、柴油车、工业燃煤、民用燃煤等,生物质燃烧类型包括秸秆、木柴、城市绿化废弃物等。根据气象学划分季节的规则,2015年1月、4月、8月和11月,这四个具有代表性的月份可以分别代表冬、春、夏、秋四个季节。

2.1 南京市BCFF和BCBB浓度季节变化特征

南京市11月空气质量达到二级标准(AQI<100)的天数最多,1月达标率最低,即冬季污染最为严重。观测期间BC质量浓度与AQI指数趋势基本一致,尤其是在AQI>150期间,BC日均值高值达到9.91μg/m3。经统计,冬季BCFF平均质量浓度为2.38 μg/m3,BCBB平均质量浓度为1.23 μg/m3;春季BCFF平均质量浓度为1.47 μg/m3,BCBB平均質量浓度为0.68 μg/m3;夏季BCFF平均质量浓度为1.29 μg/m3,BCBB平均质量浓度为0.39 μg/m3;秋季BCFF平均质量浓度为2.21 μg/m3,BCBB平均质量浓度为0.42 μg/m3。BCFF平均质量浓度四季变化趋势为:冬季>秋季>春季>夏季;BCBB平均质量浓度四季变化趋势为:冬季>春季>秋季>夏季。对于BCFF而言,秋冬季的污染较为严重,这是因为秋冬季气温较低,机动车燃料燃烧效率下降,污染物排放增加,且秋冬季风速较低,导致工业燃煤和交通源排放的污染物扩散条件差;相反夏季BC浓度最低则是因为气温升高,太阳辐射增强,且风速较大,污染物易于扩散。

对于BCBB,生物质燃烧类型主要包括秸秆露天焚烧、城市绿化废弃物焚烧的人为排放行为,也包括生物质自然腐败这类自然源。根据高分辨率MODIS产品发布的全球火点数据显示,4月和11月南京地区没有发现秸秆焚烧火点。从BCBB的季节特征中看出,BCBB浓度均值的高值出现在冬季,其次是春季,并不在典型的农作物收获时期(11月),这可能因为观测期间南京市区秸秆焚烧并不是生物质燃烧排放BC的主要排放类型,同时受城市绿化废弃物燃烧的影响更大,加之冬季污染物不易扩散。这也从另一方面说明2015年江苏省秸秆禁烧工作效果显著。

2.2 南京市BCFF和BCBB浓度昼夜变化特征

如图1所示,南京市2015年四季BC(BCFF和BCBB)的昼夜变化趋势总体呈双峰结构,各季节日变化趋势基本相似,并且昼夜变化浓度值大小均是冬季最大、夏季最小,主要受污染源强和气象因素的共同作用。BCFF昼夜变化第一个峰值出现在7:00~9:00及19:00~21:00,处于上班早高峰期,交通流量大,机动车尾气排放加剧;第二个峰值出现在19:00之后,处于下班高峰期,且观测点附近餐饮业发达,此段时间也正好处于用餐高峰期;低值主要出现在中午12:00~14:00,是因为中午气温较高,边界层抬升,污染物易于扩散。BCBB昼夜变化特征并不如BCFF明显,正如前文所述,BCBB浓度变化趋势主要与生物质燃烧的特殊性(自然源的特点)有关,不如BCFF受人类活动作息时间影响大。

3 结论

(1)对南京市2015年四季的BC来源(BCFF、BCBB)进行定量来源解析,BCFF和BCBB浓度冬季最高;BCBB浓度水平在冬季呈现最高的原因可能有两点,一是冬季易出现逆温层污染物不易扩散;二是受城市绿化废弃物燃烧和生物质自然腐败的影响。

(2)2015年四季BCFF和BCBB的昼夜变化特征总体呈双峰结构,各季节日变化趋势基本相似。BCBB浓度变化趋势较为平缓,主要与生物质源的特殊性(自然源的特点)有关,不如BCFF受人类活动作息时间影响大。

参考文献:

[1] 章秋英, 牛生杰, 沈建国, 等. 半干旱区冬春季黑碳气溶胶吸收特性的观测研究[J]. 中国沙漠, 2009, 29(1): 184-187

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